[论文解读] Abductive Equivalential Translation and its application to Natural Language Database Interfacing

Manny Rayner|ArXiv.org|May 26, 1994

Semantic Web and Ontologies参考文献 15被引用 22

一句话总结

本文提出归纳等价翻译（AET），一种逻辑框架，将自然语言数据库接口形式化为以目标为导向的推理任务。通过将多种功能——如回答问题、处理元问题以及生成断言——简化为语言领域理论下的等价翻译，AET 实现了一种统一的、基于逻辑的方法，使封闭世界假设相对化，并优雅地解决了诸如“船上是否有医生”这类难题。

ABSTRACT

The thesis describes a logical formalization of natural-language database interfacing. We assume the existence of a ``natural language engine'' capable of mediating between surface linguistic string and their representations as ``literal'' logical forms: the focus of interest will be the question of relating ``literal'' logical forms to representations in terms of primitives meaningful to the underlying database engine. We begin by describing the nature of the problem, and show how a variety of interface functionalities can be considered as instances of a type of formal inference task which we call ``Abductive Equivalential Translation'' (AET); functionalities which can be reduced to this form include answering questions, responding to commands, reasoning about the completeness of answers, answering meta-questions of type ``Do you know...'', and generating assertions and questions. In each case, a ``linguistic domain theory'' (LDT) $Γ$ and an input formula $F$ are given, and the goal is to construct a formula with certain properties which is equivalent to $F$, given $Γ$ and a set of permitted assumptions. If the LDT is of a certain specified type, whose formulas are either conditional equivalences or Horn-clauses, we show that the AET problem can be reduced to a goal-directed inference method. We present an abstract description of this method, and sketch its realization in Prolog. The relationship between AET and several problems previously discussed in the literature is discussed. In particular, we show how AET can provide a simple and elegant solution to the so-called ``Doctor on Board'' problem, and in effect allows a ``relativization'' of the Closed World Assumption. The ideas in the thesis have all been implemented concretely within the SRI CLARE project, using a real projects and payments database. The LDT for the example database is described in detail, and examples of the types of functionality that can be achieved within the example domain are presented.

研究动机与目标

• 将自然语言数据库接口形式化为一个逻辑推理问题，解决表面语言形式与数据库可用表示之间的映射问题。
• 通过实现关于知识可获得性的上下文敏感、归纳推理，缓解封闭世界假设在自然语言理解中的局限性。
• 在单一形式化框架下统一多种接口功能，如回答是/否问题、生成断言以及处理元问题。
• 通过使用 Prolog 和真实世界数据库实现一个实用、可实施的系统，证明该方法在全规模应用中的可行性。
• 探索将 AET 扩展至知识获取推理，建模代理如何通过感知或基于行动的假设来‘获知’信息。

提出的方法

• 将接口问题形式化为归纳等价翻译（AET），即通过语言领域理论（LDT）和归纳假设，推导出与源公式等价的目标逻辑公式。
• 将 LDT 表示为条件等价式和霍恩子句的集合，通过保持假设下逻辑等价性的证明过程，实现以目标为导向的推理。
• 采用双向翻译过程：从数据库到语言方向为确定性（因数据库表示具有规范性），反向为非确定性，AET 用于生成候选语言形式。
• 应用归纳推理生成使等价关系成立的假设，尤其适用于处理知识不完整性和元问题（如“你知道……吗？”）。
• 在 SRI CLARE 项目中使用 Prolog 实现系统，利用真实项目与付款数据库验证该方法。
• 通过允许可执行动作（如“查找一个号码”）作为假设条件，将 AET 扩展以建模知识获取，使系统能够推理信息如何被获取。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何在单一逻辑框架下统一多种自然语言数据库接口功能，如回答问题、发出指令和生成断言？
• RQ2 能否以一种方式相对化封闭世界假设，从而实现对未知信息和元问题（如“你知道……吗？”）的一致推理？
• RQ3 如何利用归纳推理生成在语义上正确且语言上可实现的等价逻辑形式？
• RQ4 语言领域理论（LDT）在实现自然语言与数据库逻辑之间有效且上下文敏感的翻译中起什么作用？
• RQ5 AET 能否扩展以建模通过行动（如查找电话号码）获取知识的过程？

主要发现

• AET 提供了一个统一的形式化框架，将多种接口功能——包括是/否问题、疑问词问题、指令、元问题和断言生成——简化为单一的推理任务。
• 该框架通过允许系统推理信息缺失而不假设其为假，成功解决了“船上是否有医生”问题，从而实现了对封闭世界假设的相对化。
• 从数据库到自然语言的翻译过程是确定性的，因为数据库表示具有规范性；而反向过程是非确定性的，反映了语言表达的非唯一性。
• 该系统已在 SRI CLARE 项目中使用 Prolog 成功实现，基于真实项目与付款数据库，LDT 详细描述了名称、属性和标识符。
• AET 通过将‘查找号码’等动作视为可假设的条件，使系统能够推理知识在执行此类动作后被获取。
• 该方法支持翻译和知识获取的以目标为导向的推理，自然契合人工智能中的规划与归纳推理。