[論文レビュー] A computer simulation of language families

Paulo Murilo Castro de Oliveira, Dietrich Stauffer+2 more|ArXiv.org|Sep 6, 2007

Language and cultural evolution参考文献 12被引用数 5

ひとこと要約

本稿では、ビットストリング表現を用いた言語と確率的移住・変異を組み合わせたモンテカルロシミュレーションモデルを提示し、言語系統の進化を模擬する。実証的パワー則分布（言語系統のサイズおよび話者数）をうまく再現し、普遍的で歴史に依存しないパターンが、言語の拡散と変化の単純な確率的ルールから生じることを示している。

ABSTRACT

This paper presents Monte Carlo simulations of language populations and the development of language families, showing how a simple model can lead to distributions similar to the ones observed empirically. The model used combines features of two models used in earlier work by phycisists for the simulation of competition among languages: the "Viviane" model for the migration of people and propagation of languages and the "Schulze" model, which uses bitstrings as a way of characterising structural features of languages.

研究の動機と目的

• 言語系統のサイズ分布と言語間の話者数分布を両方とも捉える統一されたシミュレーションモデルの構築を目的とする。
• 言語系統の分布に見られる普遍的で歴史に依存しないパターンが、言語の拡散と変異の単純な確率的ルールからどのように生じるかを調査すること。
• 観察された言語系統サイズのパワー則（パレート/ジプ分布）が、特定の歴史的偶然に依存せずに、最小限の動的ルールから生じるかどうかを検証すること。
• 言語の変化率が話者数の逆数に比例すると仮定する場合の、モデルの結果の頑健性を、話者数に対する言語変化率の仮定と照らし合わせて検討すること。

提案手法

• 2次元格子上での人口増加と移住を模擬する修正版ビアニエモデルを用い、サイトの占有確率を保有能力に比例させる。
• 各サイトにはビットストリング（0と1）で表現される言語が割り当てられ、移住に伴うランダムなビット反転によって言語的多様性が生じる。
• 言語変化は確率 α/Fₗ で発生し、Fₗ は言語の適応度（話者数）を表し、F_max で上限が設定される。
• 新しいビットストリングが既存のすべてのものと異なる場合、新しい言語が生成され、50％の確率で新しい言語系統が開始される。
• 言語系統は共通の祖先からの系統的分岐によって定義され、すべての子孫が同じ系統に属する。
• シミュレーションは格子が完全に埋まるまで実行され、最終的な言語系統サイズおよび話者数の分布が分析される。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 単純な確率的モデルが、実証的に観察された言語系統サイズのパワー則分布を再現できるか？
• RQ2 言語の拡散と変異の統一的モデル下で、言語系統サイズと話者数の分布はどのように共進化するか？
• RQ3 言語変化率が話者数の逆数に比例すると仮定する場合、モデルの結果にどの程度依存するか？
• RQ4 言語進化の確率的ダイナミクスから、どのような普遍的で歴史に依存しない構造的特徴が生じるか？

主な発見

• モデルは、現実のデータで観察された言語系統サイズのパワー則分布をうまく再現しており、実世界のデータで見られるパレート/ジプ分布と一致する。
• シミュレーションは、言語系統のサイズ分布を、言語系統ごとの頻度分布とよく一致させる。特に、少数の大きな系統が支配的であることも再現している。
• 言語変化率が話者数の逆数に比例すると仮定する条件を緩めた場合でも、言語および系統サイズの分布は質的に類似したままであった。
• モデルは、普遍的で大規模な言語系統構造が、特定の歴史的偶然に依存せず、確率的継承ルールのみで生じることを示している。
• シミュレーションは、ビットストリング内のランダムな変異によって引き起こされる分岐プロセスを通じて言語系統が成長することを示しており、新しい系統は固定確率で確率的に出現する。
• 最終的な格子構成は、現実的な大規模および小規模な言語系統の混合を示しており、少数の支配的系統と多数の小規模系統が存在する構造となっており、世界的な言語多様性のパターンと整合的である。