[논문 리뷰] Specifying Logic Programs in Controlled Natural Language

Norbert E. Fuchs, Rolf Schwitter|ArXiv.org|1995. 07. 21.

Natural Language Processing Techniques참고 문헌 55인용 수 63

한 줄 요약

이 논문은 논리 프로그램을 위한 기능적, 응용 분야에 특화된 명세어(language)로 제어된 자연어(CNL)를 사용하는 것을 제안한다. 이는 비전문가가 인간이 읽을 수 있는 명세를 작성할 수 있도록 하며, 이를 자동으로 실행 가능한 Prolog 절로 변환한다. 시스템은 특징 구조와 의사소통 표현 이론을 통합한 확장된 결정성 절 문법(DCG)을 사용하여 지명 참조와 시간적 의존성을 해결하며, 전체 번역, 질의, 실행 기능을 갖춘 간단한 자동 환전기(ATM)를 성공적으로 프로토타yped한다.

ABSTRACT

Writing specifications for computer programs is not easy since one has to take into account the disparate conceptual worlds of the application domain and of software development. To bridge this conceptual gap we propose controlled natural language as a declarative and application-specific specification language. Controlled natural language is a subset of natural language that can be accurately and efficiently processed by a computer, but is expressive enough to allow natural usage by non-specialists. Specifications in controlled natural language are automatically translated into Prolog clauses, hence become formal and executable. The translation uses a definite clause grammar (DCG) enhanced by feature structures. Inter-text references of the specification, e.g. anaphora, are resolved with the help of discourse representation theory (DRT). The generated Prolog clauses are added to a knowledge base. We have implemented a prototypical specification system that successfully processes the specification of a simple automated teller machine.

연구 동기 및 목표

• 비전문가가 자연어로 형식적인 논리 프로그램 명세를 작성할 수 있도록 함으로써 응용 분야 전문가와 소프트웨어 개발자 간의 개념적 격차를 해소하는 것.
• 인간이 읽을 수 있고 기계가 처리할 수 있는 명세어를 개발하여 형식적 의미론과 실행 가능성 보장을 하는 것.
• 자연어 명세 수준에서 시뮬레이션과 질의 실행을 가능하게 하여 검증 및 프로토타이핑을 지원하는 것.
• 제한된 문법과 도메인 전용 어휘를 갖춘 자연어의 제어된 하위집합을 사용하여 형식적 명세의 인지적 부담을 줄이는 것.
• 의미를 유지하면서 CNL 명세를 Prolog로 번역할 수 있는 가능성을 입증하는 것, 이를 위해 의사소통 표현 구조와 어휘 재구성 기법을 활용한다.

제안 방법

• 시스템은 특징 구조를 통합한 결정성 절 문법(DCG)을 사용하여 제어된 자연어 명세를 형식적 표현으로 분석한다.
• 의사소통 표현 이론(DRT)을 적용하여 지명 참조를 정확히 해결하고 사건 및 상태 간의 시간적 관계를 모델링한다.
• 이벤트 및 상태 구조를 의사소통 표현 구조(DRS)에 인코딩하여 시간적 순서와 의존성을 포착한다.
• 분석된 DRS는 등가의 Prolog 절로 변환되며, 실행과 질의를 위한 지식 기반에 추가된다.
• 스키마 기반 템플릿과 어휘 매핑을 사용하여 Prolog 절을 다시 제어된 자연어로 변환하는 어휘 재구성 메커니즘이 구현된다.
• 전진 연역 메타인터프리터가 올바른 시간 순서로 Prolog 절을 실행하여 자동 환전기와 같은 동적 행동의 시뮬레이션을 지원한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 제어된 자연어가 논리 프로그램을 위한 실용적이고 형식적이며 실행 가능한 명세어로 기능할 수 있는가?
• RQ2 자연어의 지명 참조와 의사소통 관계는 어떻게 정확히 해결되어야 하며, 이를 통해 프로그램 명세의 의미를 유지할 수 있는가?
• RQ3 의사소통 표현 구조는 자연어 명세에서 시간적 의존성과 이벤트 순서를 어느 정도 정확히 모델링할 수 있는가?
• RQ4 제어된 자연어에서 Prolog로의 번역이 신뢰성 있고 가역적이며, 어휘 재구성과 검증을 가능하게 할 수 있는가?
• RQ5 결과로 생성된 Prolog 지식 기반은 어떻게 동적 시스템 행동의 시뮬레이션과 실행을 지원할 수 있는가?

주요 결과

• 시스템은 단순한 자동 환전기의 제어된 자연어 명세를 형식적이고 실행 가능한 Prolog 지식 기반으로 성공적으로 변환하였다.
• 의사소통 표현 이론을 활용하여 명세 내의 지명 참조와 의사소통 참조를 정확히 해결하여 의미의 일관성을 확보하였다.
• 생성된 Prolog 절은 질의와 실행을 모두 지원하여 전진 연역 메타인터프리터를 통해 시스템 행동의 시뮬레이션을 가능하게 하였다.
• 스키마 기반 템플릿을 사용하여 Prolog 절을 다시 제어된 자연어로 재구성하는 기능을 제공하여 가독성 향상과 검증 용이성을 높였다.
• DRS 기반의 이벤트 모델링을 통해 이벤트의 시간적 순서가 암묵적으로 포착되어 명시적 제어 구조 없이도 정확한 실행 순서를 보장하였다.
• 제어된 자연어와 논리 프로그래밍의 통합은 형식적/비형식적 명세의 双면적 접근을 가능하게 하여 도메인 전문가와 개발자 간의 격차를 줄였다.