[论文解读] ProFIT: Prolog with Features, Inheritance and Templates

Gregor Erbach|arXiv (Cornell University)|Feb 5, 1995

Natural Language Processing Techniques参考文献 7被引用 16

一句话总结

ProFIT 通过将排序特征项编译为标准 Prolog 项，扩展了 Prolog 的功能，支持特征、继承和模板，利用 Prolog 内置的项处理机制实现高效的合一操作。该方法相比使用自定义合一算法的系统实现了 5–10 倍的性能提升，使得基于排序特征结构的语法规范能够构建高性能自然语言处理系统。

ABSTRACT

ProFIT is an extension of Standard Prolog with Features, Inheritance and Templates. ProFIT allows the programmer or grammar developer to declare an inheritance hierarchy, features and templates. Sorted feature terms can be used in ProFIT programs together with Prolog terms to provide a clearer description language for linguistic structures. ProFIT compiles all sorted feature terms into a Prolog term representation, so that the built-in Prolog term unification can be used for the unification of sorted feature structures, and no special unification algorithm is needed. ProFIT programs are compiled into Prolog programs, so that no meta-interpreter is needed for their execution. ProFIT thus provides a direct step from grammars developed with sorted feature terms to Prolog programs usable for practical NLP systems.

研究动机与目标

• 弥合高效逻辑编程与自然语言处理中表达性强的排序特征形式化之间的差距。
• 使基于特征的语法能够利用 Prolog 的高效合一与编译技术。
• 提供一种实用且高性能的实现，将特征语法编译为标准 Prolog 程序，无需元解释器。
• 在保持执行效率的前提下，支持大规模语法与词典开发，具备继承、特征与模板功能。
• 通过高效编译至 Prolog，使高级语言形式化能够在实际自然语言处理应用中得以使用。

提出的方法

• 使用保留类型层次与特征结构的映射方式，将排序特征项编译为标准 Prolog 项。
• 利用 Prolog 的原生合一实现特征结构合一，无需自定义合一算法。
• 引入数据类型声明以支持排序、特征与模板，促进继承与结构化语法开发。
• 实现从 ProFIT 到 Prolog 的编译器，将语法与词汇规范转换为可执行的 Prolog 代码。
• 提供用户接口，支持 ProFIT 项与 Prolog 项之间的转换，用于输入、输出与调试。
• 支持可选优化，如禁用类型检查、特征搜索或循环项处理，以在无需时提升性能。

实验结果

研究问题

• RQ1 是否可以在不牺牲表达能力或性能的前提下，将排序特征项高效地编译为 Prolog 项？
• RQ2 与在 Prolog 上层使用自定义合一算法的系统相比，ProFIT 的性能表现如何？
• RQ3 在编译后，现有逻辑编程优化技术在基于特征的语法中可应用到何种程度？
• RQ4 ProFIT 是否能在保持效率的同时支持复杂的语言形式化，如继承层次与模板？
• RQ5 ProFIT 在支持大规模语法与词典开发以构建实用自然语言处理系统方面有多高效？

主要发现

• ProFIT 相较于在 Prolog 上实现特征合一的自定义算法系统，性能提升了 5–10 倍。
• 在编译后的特征项上使用 Prolog 的原生合一，消除了专用合一例程带来的性能开销。
• ProFIT 程序被编译为标准 Prolog，可完整利用 Prolog 的优化技术，如索引、表列化与部分求值。
• 通过声明式声明，系统支持继承层次、特征结构与模板，促进结构化语法开发。
• 用户接口支持可读的 ProFIT 项输入/输出，共享结构仅打印一次并通过变量引用，提升了可调试性。
• 该系统免费提供，并已在语法扩展、双向解析与可重用语言资源等项目中实际应用。