指人和電腦之間用自然語言書面對話的系統。從20世紀60年代初開始研究，早期使用關鍵字和模式匹配的方法，電腦隻能應答有限的、固定格式的輸入句，沒有句法、語義分析和知識推理。70年代初取得突破。70年代中期到80年代初又繼續有所進展。建成的系統較多，各自使用瞭不同的語法理論和電腦程式。其中有代表性的分述如下。

　　J.維諾格拉德的語言觀及其SHRDLU系統<　維諾格拉德於1972年在美國麻省理工學院建成SHRDLU系統，把語言分析和知識推理綜合在一起，在自然語言理解的研究中跨出瞭重要的一步。維諾格拉德認為，人聽到或看到一個句子是運用瞭全部知識和智力來理解的，包括句法、語義、上下文、主題知識和推理。計算機要理解自然語言也必須具有這些知識並使之相互作用。句法需要解決的問題是“語言究竟是怎樣組織起來表達意義的？”而不是“怎樣分析一個孤立的句子結構？”句法必須跟語義、推理密切配合，語義根據對客觀世界的認識作出推論以指示句法分析。語義學是句法學和邏輯推理之間的橋梁，語義學的目的是研究意義的表達形式。

　　SHRDLU系統采用韓禮德的“系統語法”，計算機根據句法特征識別輸入句的態、式、語氣等，按句型逐層分解到詞為止；語義分析和知識推理同時配合，以排除歧義和誤解。獲取語義信息後查詢知識庫，執行指定的操作或作出應答。這個系統貯存200條英語單詞，能理解較復雜的英語句子。背景是8塊顏色、形狀、大小各不相同的積木，一個放積木的盒子和一隻機械手，因此一般稱之為“積木世界”。計算機能根據人打字輸入的指令或問題在屏幕上顯示操作或應答。例如根據指令抓起紅色長方形大積木，回答某塊積木之上是否放著某種顏色的積木等。

　　W.A.伍茲的擴充轉移網絡及其LUNAR系統　伍茲於1970年提出擴充轉移網絡（簡稱ATN），1972年在美國BBN 公司建成LUNAR系統。ATN是一種句法分析方法，也是一種計算機處理程序。生成語法缺乏短語結構中的規則和結構之間的直接聯系；根據轉換規則可能生成的語句又過多，構成“組合爆炸”，而把生成語句的過程顛倒為分析語句的過程困難也不少，因此計算機無法應用。ATN 建立瞭英語部分句型的有限狀態轉移線路網絡，同時設置瞭某些操作技術，使上下文相關，並能重新組合結構成分包括復寫、添加、刪略、換位等。如此即可應用轉換規則，充分發揮轉換語法的效能。圖1～3是簡化瞭的擴充轉移網絡示意圖。

　　圖1是句型網絡。S是初始態，有兩個走向：句首是名詞短語就轉入狀態q1，如為助動詞則轉入狀態q2。q1又有兩個走向：連接動詞到達q4，或連接助動詞轉入q3再連接動詞到q4。q4是終結態(用斜線表示)，句子可在此結束(不及物動詞句)，也可再連接NP到達終結態q5(及物動詞句)。q5後還可能連接多個介詞短語再回到q5。圖2是名詞短語網絡。NP是初始態，也有兩個走向：一條線路以限定詞開始轉入狀態q6，q6可連接多個形容詞之後再連接名詞到達終結態q7，q7之後還可連接多個介詞短語再回到q7。另一條線路是專名或代詞，直接到達終結態q8。圖3是介詞短語網絡。PP是初始態，由介詞轉入q9，連接名詞短語到達終結態q10。

圖1　句型網絡

圖2　名詞短語網絡

圖3　介詞短語網絡

　　LUNAR系統貯存英語單詞3500條，主題是查詢阿波羅登月艙帶回的月球泥石采樣的化學成分，為地質學傢檢索信息服務。語句輸入，由ATN分析，求出深層結構，憑以解釋語義，並將語義信息編譯成一種謂詞演算查詢語言，檢索數據庫求得答案輸出。例如人問：“有多少種角礫巖含有橄欖石？”機答:“5種。”如再問是哪5種，即列舉該5種樣品的編號。LUNAR是第1個面向應用而又設計完善的系統。ATN已成為自然語言理解研究中廣泛采用的著名方法，此後建成的不少系統，包括語音理解系統HWIM在內都以 ATN為基礎。

　　R.C.尚克的概念從屬論及據此建成的諸系統　美國學者尚克於1973年提出概念從屬論（簡稱CD），同時在美國斯坦福人工智能實驗室建成MARGIE系統；1975年尚克和他的同事在耶魯大學建成SAM系統，1978年建成PAM系統，1979年建成FRUMP系統，1980年建成IPP系統。

　　CD的主要內容是:人腦中存在著某種概念基礎，語言理解的過程就是把語句映射到概念基礎中去的過程。概念基礎具有完善的結構，能根據初始的輸入預期可能的後續信息。要使計算機理解自然語言就必須研究概念結構及其映射規則。句法隻起一個指引作用，無需詳細分析。概念結構由概念及其從屬關系構成。常用動詞和形容詞可抽象為少數“語義基元”，表示行為和狀態的基本概念。采用美國C.菲爾莫爾(1929～　)的“格語法”，區分5種格關系。概念結構用圖像標記法構成 CD表達式，而句中任何隱含的信息都必須在CD表達式中表現出來。例如：John eats the ice cream with a spoon(約翰用勺吃冰淇淋）的 CD表達式為：

⇔表示施動關系，INGEST表示“攝入”的語義基元。包括“吃、喝、吞、咽……”等詞。

表示受動關系，O是賓格。 表示方向關系，D是方向格。 表示工具關系，I是工具格。右端出現語義基元MOVE(移動)，右下角出現名詞 mouth(嘴)，而句中並無這類詞語，因為用勺不斷把冰淇淋送入口中是本句固有的語義信息。這是CD跟其他析句方法的根本區別，在解釋語句和演繹推理時獲得顯著成效。根據上述，將概念從屬關系編入詞典。語句輸入，由句法指引找出主要動詞和名詞，查詞典獲得解釋。例如輸入Johnate the steak，查 eat條的註解為：

代入句中名詞(X代以John，Y代以steak）即可得到理解。

　　MARGIE系統按照概念從屬論建成，是一個推理和語句解釋的模型，能根據輸入句推論出若幹事實，包括原因、結果等。例如:輸入“約翰給瞭瑪麗一些阿司匹林”，計算機即輸出：“約翰相信瑪麗需要阿司匹林。瑪麗病瞭。”語句解釋即計算機能用其他詞來解釋輸入句。例如輸入：“約翰殺瞭瑪麗，是掐死的。”輸出則為“約翰扼死瞭瑪麗。約翰掐住瑪麗，瑪麗死瞭，因為她不能呼吸”。

　　此後尚克學派將概念從屬論加以發展，用於篇章分析，提出“模本”、“計劃”、“目的”和“主題”等概念，使計算機能理解簡單的故事。一個模本概述一種日常活動中的標準事件序列，如“餐館模本”包括顧客走進飯館，坐在餐桌前，服務員送菜單，顧客點菜，吃飯，付款等。計劃是完成目的的手段，如“去某處”是總目的，完成這一目的的各種方法如騎車、坐公共汽車、開小臥車等是子目的，應列入總目的項下。主題則是背景信息，可據以預期行為的目的，如“愛情主題”隱含彼此保護、避免對方遭受傷害的目的。

　　SAM 系統根據模本建成，能解釋故事情節，回答問題，進行推論，並作出英語、漢語、俄語、荷蘭語和西班牙語的摘要。例如輸入“約翰走進一傢飯館。他坐瞭下來。他生氣瞭。他走瞭。”輸出為：“約翰餓瞭。他決定到飯館去。他走進一傢館子。服務員沒理他。約翰生氣瞭。他決定離開這傢飯館。他走瞭。”計算機推論約翰離開飯館是由於沒有得到服務。因為“餐館模本”中有服務員送菜單一條，而輸入句中無此內容，卻有約翰生氣的句子。

　　PAM 系統由美國學者R.威林斯基建成，以目的和計劃為理解故事的基礎。也能解釋故事情節，回答問題，作出推論和摘要。但無需模本中的事件序列，隻提出目的和計劃。如營救一個被巨龍拖走的人，隻在“營救”這個總目的項下列舉若幹子目的，包括到達巨龍巢穴和殺死巨龍的各種方法，即可預期下一步的行為。同時能根據主題推論目的，例如輸入“約翰愛瑪麗。瑪麗被巨龍拖走瞭。”PAM系統即可預期約翰要采取行動營救瑪麗。句中雖無此內容，但據“愛情主題”可作出推論。

　　尚克學派又進一步研究語言理解和記憶的關系，概括各種具體知識結構為一般經驗，綜合句法、語義、知識、推理為一體，再建成FRUMP和IPP兩個快速閱讀系統。貯存2000多條英語單詞，對輸入故事無需逐字分析，而是跳過某些詞語提取主要信息。目前已能從報刊上摘錄一些新聞故事。

　　G.亨德雷克斯的LIFER分析法以及據此建成的系統　LIFER 分析法由美國學者 G.亨德雷克斯於1977年在美國斯坦福研究所設計而成，提供瞭部分英語句型的句法 －語義框架，同時采用N.喬姆斯基的重寫規則和伍茲的ATN 分析輸入句。下圖是3種句型的轉移樹，〈L.T.G〉是 LIFER top grammar 的縮寫，表示初始符：

其中〈ATTRIBUTE〉（屬性），〈PERSON〉（人名）等非終結符屬於語義成分。這種將某些語義成分嵌入句型的方法稱為“語義語法”。用戶可自行定義語義成分，構成語句以切合自己的用途，因而任何用戶、任何主題均可應用。例如定義〈PERSON〉＝｛John，Bill，Mary｝，〈A-TTRIBUTE〉＝｛height，age，tall｝，即可理解輸入句 What is the age of John?（約翰的年齡是多少?)Whatis Mary's height？（瑪麗的身高是多少？）How tallis Bill?（比爾多高？）

　　根據 LIFER分析法已建成若幹系統，包括醫藥咨詢、作業安排、資源分佈等主題。最龐大復雜的是斯坦福研究所的LADDER系統(1977)，能聯結美國各地許多計算機的數據庫，用戶無需知道數據貯存在何處及其貯存方式，直接用英語查詢即可得到回答。斯坦福研究所的另一系統 HAWKEYE(1977)則屬於圖像識別和自然語言理解的綜合模型，計算機能根據圖像回答問題。例如指著地圖問：“從這兒到那兒的距離是多少？”

　　預計80年代自然語言書面理解的研究將在篇章模型和綜合模型兩方面發展，並建立一些應用系統。篇章模型如尚克學派正在進一步研究的故事理解，綜合模型如斯坦福研究所的 HAWKEYE。此外，聯邦德國漢堡大學於1981年建成一個“交通動態對話系統”，由彩色電視輸入動態情景，用德語問答，主題是詢問街上的交通情況。關於漢語書面理解的研究，見漢語書面理解系統。

　　

參考書目

　范繼淹、徐志敏:《自然語言理解的理論和方法》，載《國外語言學》，1980，第5期。

　A.Barr and E.A.Feigenbaum，The Hɑndbook of Artificiɑl Intelliɡence，Pitman，London，1981.