漢語的語素概念提取與語義構(gòu)詞分析

劉 揚，林 子，康司辰

(1.北京大學(xué) 計算語言學(xué)教育部重點實驗室，北京 100871；2.北京大學(xué) 計算語言學(xué)研究所，北京100871；3.北京大學(xué) 中國語言文學(xué)系，北京 100871)

0　引言

在漢語中，存在著“語素、詞、短語、句子”等由小到大的語言單位和層級結(jié)構(gòu)，而語素構(gòu)詞更是漢語的特點。作為基礎(chǔ)的符號單位，語素及其意義，以及此上的構(gòu)詞分析和意義表達，既是漢語語義分析的起點，也是計算機理解詞義的關(guān)鍵。

在研究構(gòu)詞結(jié)構(gòu)時，人們很早就注意到了漢語詞法與句法的平行性，漢語中的由字組詞、由詞造句的過程遵循同一原則。趙元任[1]認為構(gòu)詞成分之間存在造句關(guān)系。此后，陸志韋[2]、朱德熙[3]、王洪君[4]等指出，復(fù)合詞內(nèi)部的結(jié)構(gòu)關(guān)系和句法結(jié)構(gòu)是類似的。這在漢語詞的歷時形成過程中亦可找到解釋。董秀芳指出[5]，現(xiàn)代漢語中的多字詞多是古漢語單字詞短語詞匯化的產(chǎn)物，一些復(fù)合詞的前身即是自由的句法組合。另一方面，考慮構(gòu)詞結(jié)構(gòu)下的成分與整體，語素義與詞義在某種程度上顯然是關(guān)聯(lián)的。徐通鏘[6]分析漢語社團的思維方式與編碼機制，強調(diào)漢語作為語義型語言，字的表義性是其內(nèi)在結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。此外，符淮青[7]、周薦[8]等也注意到了漢語詞的意合特征，認為漢語中的語素義和詞義之間具有很強的推導(dǎo)性。這表明，探究漢語的語素構(gòu)成及其意義系統(tǒng)，以及在此基礎(chǔ)上的語義構(gòu)詞分析有扎實的理論基礎(chǔ)和潛在的應(yīng)用價值。

從自然語言處理的實踐看，此前漢語的句法及語義分析一直居于主流地位，但是對語素、詞法和意義的系統(tǒng)化的構(gòu)建和分析工作還很欠缺。目前，關(guān)于語素與構(gòu)詞分析方面的研發(fā)工作主要包括以下幾項：

(1) 清華大學(xué)苑春法的“漢語語素數(shù)據(jù)庫”[9]，以語素描寫和構(gòu)詞分析為核心，覆蓋常見漢字的語素項信息，包括語法類、語素義的刻畫，并對語素項構(gòu)成的漢語詞進行了結(jié)構(gòu)描述和意義綁定。但不同的語素項之間是彼此孤立的，缺乏面向整個語言系統(tǒng)的意義關(guān)聯(lián)，只以離散的語素項集合的面貌出現(xiàn)，沒有形成體系結(jié)構(gòu)，無法滿足基于意義比較的計算需求；

(2) 魯東大學(xué)亢世勇的“漢字義類信息庫”和“漢語語義構(gòu)詞信息庫”[10]，前者描寫了常見漢字的字位(不妨理解為語素的義項)，后者在此基礎(chǔ)上對二字合成詞進行標注，對字位和合成詞均進行了歸類并形成了積極的意義關(guān)聯(lián)。歸類以此前已有的《同義詞詞林》為標準，存在語素義與詞義的本原、因果參照問題，結(jié)構(gòu)合理性有待商榷。

(3) 臺灣大學(xué)周亞民的漢字知識本體(Hantology)[11]，分析了許慎《說文解字》中的540個部首漢字所刻畫的基本義符概念，并映射到IEEE SU M O上層共用知識本體上，形成了與世界通用概念(該通用概念由英語詞匯來承擔(dān))對應(yīng)的層次結(jié)構(gòu)。該本體在分類上同樣存在先天的參照問題，且只考慮少數(shù)部首漢字的粗粒度意義，也難以對漢語的語素認知、計算提供足夠的支撐。

(4) 中國科學(xué)院董振東的知網(wǎng)(HowNet)[12]，認為任何一個概念均能夠分解為一組義原，并以此為基礎(chǔ)來加以定義，并且在不同語言中存在同樣的義原集合。基于對漢字的考察、分析，目前歸納、提取了2 800多個義原，采用人工給定的英—漢詞匯序列表示并在其間形成了層次結(jié)構(gòu)。這些義原均沒有特定的語素載體，定位近于抽象的語素義。知網(wǎng)注意到了漢語的意合特征，為漢語的詞義計算做出了貢獻，但并沒有走語素和構(gòu)詞分析的路，義原的形成和認定也帶有較強的主觀性。

這些先驅(qū)工作開拓了人們的視野，值得思考和借鑒。與此同時，他們在漢語語素及其意義的構(gòu)建客觀性、數(shù)據(jù)覆蓋度、結(jié)構(gòu)體系化以及漢語構(gòu)詞的全局性語義分析、數(shù)據(jù)挖掘與可視化等方面，還有期待改進的地方。

我們希望在WordNet理論、生成詞庫理論[13]等觀點指導(dǎo)下，以《現(xiàn)代漢語詞典(第5版)》(以下簡稱《現(xiàn)漢》)刻畫的全部漢語語素及語素義為客觀依據(jù)，基于語素義的相似度計算形成“同義語素集”，用來表征“語素概念”并建立“語素概念系統(tǒng)”，以描述漢語世界中的語義基元。在此基礎(chǔ)上，進一步描述漢語詞的構(gòu)詞結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)構(gòu)詞結(jié)構(gòu)下的構(gòu)詞成分與“語素概念”的嚴格綁定，系統(tǒng)化地揭示漢語的語義構(gòu)詞現(xiàn)象并做數(shù)據(jù)挖掘和可視化呈現(xiàn)，推動人文領(lǐng)域和計算應(yīng)用等相關(guān)工作的開展。

1　漢語語素概念提取方法

1.1　語義基元理論基礎(chǔ)

語言中的語義基元揭示了人們思維中的核心語義概念，在語言認知與計算等諸多方面扮演著重要角色[14]。20世紀30年代，語言學(xué)家們探究了“基本語義單元”的概念，表達了對該類系統(tǒng)的期望[15-16]。到70年代，Wierzbicka等人認為“復(fù)合詞的語義能夠被一組意義更簡單、更易理解的詞語來解釋”，并稱其為“語義基元”(semantic primitives)[17]，這是重要的思路和提示。然而，在各種語言中，目前還沒有找到表征和生成語義基元的有效方法。

在英語中，語素處于相對弱勢的地位，語言中的概念意義主要由詞來承載和體現(xiàn)，WordNet率先采用“同義詞集”來表征“詞匯概念”。值得注意的是，漢語是一種意合語言，語素作為最小的字符單位具有很強的表義性，對更大單位的詞義的貢獻十分明顯。結(jié)合Wierzbicka等人的觀點，并考慮漢語構(gòu)詞的特點，我們希望以“同義語素集”來表征“語素概念”。一個“語素概念”中包含了語言中大致同義或同類的所有語素，也代表了漢語世界中的一個語義基元。

1.2　語素類區(qū)分與語素義編碼

考慮詞典的權(quán)威性和應(yīng)用的影響力，漢字語素取自《現(xiàn)漢》中的定義。目前，《現(xiàn)漢》只為成詞語素標注了詞類，可視為成詞語素的語素類；對不成詞語素，我們用人工標注的方式補齊了語素類。在8 514個漢字(包括繁體、異體字)的20 855個語素義中，名、動、形語素分別占46.90%、30.59%、11.25%，共計88.74%，構(gòu)成主體；而副、數(shù)、量、代、介、助、連、擬、嘆、綴語素共計11.26%，形成補充。

在此基礎(chǔ)上，我們對上述語素義做釋義文本的提取，并賦予唯一的“語素義編碼”。例如，“材”字有多個語素義，其中的一個釋義文本為“有才能的人”，其“語素義編碼”為“材1_05_04”，依次表明：這是該字在《現(xiàn)漢》中的第一次條目出現(xiàn)，該條目下共有五個語素義，當前為第四個語素義。

1.3　語義相似度計算與語素概念生成

為了獲得可靠的“同義語素集”，需要對《現(xiàn)漢》中的不同語素義的釋義文本進行語義相似度計算。

對于特定語素類的任一語素義的釋義文本，按照它與同語素類的其他語素義的語義相似度值降序排列，并按設(shè)定閾值將意義相近的語素義推薦給專家。經(jīng)人工檢驗，每確定一條即對其做語義相似度值的迭代計算，如此反復(fù)補充、過濾，形成一個“同義語素集”，亦即一個“語素概念”，或稱一個語義基元。對剩余語素義的釋義文本，重復(fù)此過程，直至覆蓋該特定語素類的全部語素義為止。然后，選擇新的語素類，重復(fù)以上過程。

1.4　語素概念的結(jié)構(gòu)化與系統(tǒng)描述

在獲得漢語的“語素概念”全集后，需要進一步在這些語義基元之間建立起層次結(jié)構(gòu)，讓離散的概念維持基本的語義關(guān)聯(lián)，形成義場，以方便認知、推理和計算。

受WordNet啟發(fā)，名語素的“語素概念”主要依據(jù)上下位關(guān)系進行結(jié)構(gòu)化建設(shè)，形成同語素類的聚合關(guān)系。在跨語素類的語義關(guān)聯(lián)方面，則借鑒生成詞庫理論，對動語素和形語素分別建立起以名語素結(jié)構(gòu)為中心和參照的對應(yīng)體系。在該體系中，動語素表達名語素所指事物的事件，或者說，動語素的主體是對應(yīng)的名語素；形語素表達名語素所指事物的屬性，或者說，形語素修飾的對象是對應(yīng)的名語素。由此，名、動、形等不同語素類的層次結(jié)構(gòu)是大致同構(gòu)的，并形成同語素類內(nèi)的聚合關(guān)系以及跨語素類間的組合關(guān)系，該體系有利于各類“語素概念”的組織和計算。

基于以上方案，我們對漢語的“語素概念”建立了層次結(jié)構(gòu)，并對內(nèi)部節(jié)點進行了特征描寫和賦值，這也是對漢語世界中的語義基元的系統(tǒng)描述。

2　漢語語義構(gòu)詞分析方法

2.1　語義構(gòu)詞理論基礎(chǔ)

對于漢語的構(gòu)詞結(jié)構(gòu)性質(zhì)，語言學(xué)界一般有語法構(gòu)詞[1-3]、語義構(gòu)詞[6,19]等不同觀點。前者強調(diào)構(gòu)詞成分之間的語法關(guān)系，如主謂、述賓等語法標簽的認定，而后者強調(diào)構(gòu)詞成分之間的語義關(guān)系，如主體、客體等語義標簽的認定。

考慮語言計算、應(yīng)用的狀況和需求，傅愛平[20]指出：雖然語義構(gòu)詞在表示詞義時有天然、直觀的優(yōu)勢，但是其結(jié)構(gòu)產(chǎn)生依據(jù)過于復(fù)雜，標簽集難以統(tǒng)一，并不利于機器處理。相比之下，語法構(gòu)詞的結(jié)構(gòu)體系較為簡單，標準統(tǒng)一，且與句法結(jié)構(gòu)有天然的相似性。苑春法[9]的研究也表明，語法構(gòu)詞與構(gòu)詞語素類、詞性之間存在一定的相關(guān)性，采用語法構(gòu)詞體系有利于計算的開展。

在借鑒前人觀點的基礎(chǔ)上，我們選擇語法構(gòu)詞體系以方便工程展開，這也遵循了自然語言處理中從形式到意義的主流路線。值得注意的是，事實上，由于后續(xù)環(huán)節(jié)要求構(gòu)詞成分對“語素概念”的嚴格綁定，我們獲得的依然是廣義的語義構(gòu)詞知識。

2.2　構(gòu)詞結(jié)構(gòu)類型界定與標注

語法構(gòu)詞體系，語言學(xué)界大多沿用朱德熙[3]的方案。楊梅[21]在借鑒了語法構(gòu)詞和語義構(gòu)詞兩派的觀點后，提出了一套以語法標簽為主的構(gòu)詞體系，并兼顧了語義構(gòu)詞派的部分觀點。

在楊梅標簽基礎(chǔ)上，我們增加“單純式”標簽，用于表示成分義與詞義之間缺乏關(guān)聯(lián)，并將“附加式”細分為前附加、后附加。同時，刪除了一些缺乏計算價值或結(jié)構(gòu)類別實例過少的標簽，如截取式、虛配式、指量式、數(shù)構(gòu)式。最終確定的標簽集包括16種標簽，即：主謂式、連謂式、聯(lián)合式、述賓式、述補式、定中式、狀中式、介賓式、重疊式、名量式、數(shù)量式、方位式、復(fù)量式、前附加、后附加、單純式。

構(gòu)詞結(jié)構(gòu)類型界定后，在義項區(qū)分的基礎(chǔ)上，我們?yōu)椤冬F(xiàn)漢》中的所有二字詞依規(guī)范標注了構(gòu)詞結(jié)構(gòu)，共計52 108個。

2.3　構(gòu)詞成分與語素義綁定

在構(gòu)詞結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，對二字詞中的構(gòu)詞成分，即前后語素，我們繼續(xù)標注它們在《現(xiàn)漢》中的語素義。

注意到，一個語素義對應(yīng)一個“語素義編碼”，并進入一個“同義語素集”，這一過程實際上是將構(gòu)詞成分與特定“語素概念”建立了綁定關(guān)系，并受整個“語素概念體系”意義系統(tǒng)的表達和制約。這樣一來，單一的語素義就攜帶了豐富的、便于計算的內(nèi)容，包括了其在“語素概念”中的“同伴”信息、在“語素概念體系”中的“位置”信息以及由此取得的基于繼承鏈條的一系列“特征取值”信息。

2.4　語義構(gòu)詞知識表示

符淮青[7]等語言學(xué)家指出：語素義的組合在一定程度上體現(xiàn)詞義。因此，利用語義構(gòu)詞知識進行詞義知識表示是一種新的選擇。這種表示具有簡單、直觀的特點，并反映構(gòu)詞成分對詞義的貢獻。例如，在“選材”中，“選”的語素義為“挑選、選拔”，“材”的語素義為“有才能的人”，其結(jié)構(gòu)關(guān)系及成分義較為準確地反映了詞義。

基于上述工作，我們獲得的語義構(gòu)詞知識涵蓋詞性、構(gòu)詞結(jié)構(gòu)、前后語素類、前后語素義等廣義知識，其中，前三個屬于語法層，最后一個屬于語義層。例如，“選材”的語義構(gòu)詞知識如表1所示。需要指出的是，前后語素義的“語素義編碼”已經(jīng)攜帶了豐富的、便于計算的多項信息。

表1　語義構(gòu)詞知識示例

3　數(shù)據(jù)結(jié)果分析

3.1　關(guān)于漢語語素概念的分析

依計算結(jié)果和工程進展，目前，名、動、形語素分別形成了2 018、1 631、550個“語素概念”，共計4 199個。

表2～4依據(jù) “同義語素集”的大小、多少等信息，分別展示了名、動、形語素“語素概念”覆蓋、分布的一般情況。例如，在名語素“語素概念”中，語素個數(shù)為16的“同義語素集”共有7個，占該類“語素概念”總數(shù)的比例為0.35%，其中的一個“語素概念”包含了特定語素“匠哲器彥才材杰氏秀英豪賢通驥模尖”(基于可以理解和簡化描述的原因，這里均省略了相應(yīng)的“語素義編碼”，僅以語素字的形式出現(xiàn)，且不排斥相同字的出現(xiàn))，其概念意義為“有才能的人”。

表2　名語素“語素概念”覆蓋、分布情況

續(xù)表

表4　形語素“語素概念”覆蓋、分布情況

很明顯，這些以技術(shù)手段初次呈現(xiàn)的語義基元，表現(xiàn)出了確定、離散、可枚舉的特性。例如，在動語素中，對于承載“挑選、選拔”這一概念意義的語義基元，我們有較大信心說有且僅有12個漢語語素，包括“刷掄拔揀擇擇挑擢調(diào)選遴銓”等單字可以用于漢語構(gòu)詞并做現(xiàn)實的表達，在人與機器的認知、理解上都能得到很好的詮釋。

對《現(xiàn)漢》中的全部語素，我們采取既定、明確的表達方式和自底向上的技術(shù)路線來指導(dǎo)語義基元的構(gòu)造，杜絕了以往“拍腦袋”式的主觀性。通過對數(shù)據(jù)結(jié)果的觀察，可以看出，這些“語素概念”相對準確、完整地涵蓋了漢語語素所能表達的概念意義，有較強的數(shù)據(jù)客觀性、覆蓋度及完備性。進一步，依據(jù)生成詞庫理論，我們采取自頂向下的技術(shù)路線，為名、動、形語素“語素概念”建立了層次結(jié)構(gòu)，形成了“語素概念體系”，這也是對漢語世界中的語義基元的系統(tǒng)描述。

近年來，深度學(xué)習(xí)在自然語言處理領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，比如，通過神經(jīng)概率語言模型學(xué)習(xí)語義向量表達[22]，這種經(jīng)驗方法取得了不錯的效果。而上述語義基元的提取加工，則是一種理性方法，希望在未來的人文領(lǐng)域和計算應(yīng)用中做新的結(jié)合和嘗試。

3.2　關(guān)于漢語語義構(gòu)詞的分析

與英語不同，漢語中的詞沒有固定的形式標準，語言使用者可以相對自由地造詞，因此，對語義構(gòu)詞模式的分析尤為重要。一般認為，構(gòu)詞能產(chǎn)性是語素、構(gòu)詞過程與規(guī)則創(chuàng)造新詞的能力[23]，它衡量語素成分現(xiàn)實及潛在的構(gòu)詞能力，反映出詞匯系統(tǒng)的某些特性。

語素構(gòu)詞能力也是對外漢語教學(xué)等人文領(lǐng)域特別關(guān)心的問題，在確定漢語教學(xué)基礎(chǔ)漢字時，除了關(guān)注字的出現(xiàn)頻率之外，往往需要考慮語素的構(gòu)詞能力，它影響漢字的認知加工。尹斌庸[24]統(tǒng)計表明，粗略地基于字考慮構(gòu)詞，可以對漢語構(gòu)詞能力有初步把握。有專家學(xué)者進一步從語素類和構(gòu)詞規(guī)則的角度進行了研究[9]，此外，還有一些基于語義構(gòu)詞的語言學(xué)本體研究和個例剖析，不再贅述。

在對漢字的認知加工過程中，語義是十分重要的因素。一字多義、多字一義是漢語的常態(tài)。例如，“云侃具敘吭啟咧哨嘮扯拉提擺曰稱聊言講話語……”等單字，它們的某一義項具有相同或相近的意義，被歸并到了“同義語素集”中，屬于表示“言談交流”的“語素概念”。在漢語的意義體系中，它們發(fā)揮著十分相近的功能。然而，此前，由于數(shù)據(jù)匱乏和手段不足等問題，還無法從語義角度對語素構(gòu)詞能力進行量化描寫和繪制。

我們首次將“語素概念”作為節(jié)點，刻畫構(gòu)詞過程中基本意義單元之間的結(jié)合情況。如圖1所示，每一個矩陣節(jié)點代表一個“語素概念”，節(jié)點的大小代表“語素概念”中的各個語素(已確定了語素義)在構(gòu)詞過程中貢獻的能產(chǎn)性的加和，而節(jié)點之間的邊代表兩個“語素概念”中的某兩個語素依確定的語素義參與了構(gòu)詞過程，參與次數(shù)體現(xiàn)為邊的權(quán)重，即邊越粗，表明兩個“語素概念”結(jié)合的可能性越大。該圖依據(jù)前述4 199個名、動、形語素的“語素概念”和52 108個二字詞的語義構(gòu)詞知識繪制，客觀、充分地反映了漢語世界中的語義基元的能產(chǎn)性分布狀況。當然，具體、微觀一些，也可以考察這些“語素概念”中的特定語素的能產(chǎn)性和搭配特征。這是以往基于字符、語素類、構(gòu)詞規(guī)則統(tǒng)計或語義構(gòu)詞個例剖析等不能得到的語言學(xué)結(jié)論，也顯示了對漢語構(gòu)詞進行全局性語義挖掘與可視化分析的比較優(yōu)勢。

圖1　基于“語素概念”的構(gòu)詞能產(chǎn)性示例

未來，語義構(gòu)詞模式的分析可以加深對詞的結(jié)構(gòu)和意義的理解，并用于未登錄詞識別和意義判定。在機器學(xué)習(xí)領(lǐng)域，這也是一項極其重要的特征和任務(wù)，基于語義基元的構(gòu)詞能產(chǎn)性數(shù)據(jù)給出了語義構(gòu)詞的轉(zhuǎn)移概率，能為相關(guān)的算法開發(fā)提供支持。

4　結(jié)語

綜上所述，我們提出了一種探尋漢語語義基元和分析詞義的新的視角和方法，并表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢：一、語素及其意義作為抽象概念難以表達、計算，“語素概念”架起了漢語的語素及其意義和構(gòu)詞分析的天然聯(lián)系，契合了漢語的意合特征，這也是對漢語世界中的語義基元的系統(tǒng)描述；二、建立在這些基礎(chǔ)上的漢語構(gòu)詞分析，在全局性語義分析、數(shù)據(jù)挖掘等方面也有新的進展；三、從語言知識工程的角度看，面向《現(xiàn)漢》中的全部語素和二字詞，在“語素概念”提取等環(huán)節(jié)采取人機結(jié)合、自底向上的策略，盡量排除主觀因素的干擾，這些做法也保障了研發(fā)數(shù)據(jù)的覆蓋度和完備性，提升了語言資源建設(shè)的質(zhì)量。

這些創(chuàng)新的思路、做法以及獲得的數(shù)據(jù)成果，在人文領(lǐng)域和計算應(yīng)用等方面都有潛在的應(yīng)用價值。前者如詞典編纂與查詢?yōu)g覽、漢語教學(xué)、語言本體研究等，對于后者，我們也有初步驗證，在漢語未登錄詞的詞義知識表示與語義預(yù)測[25]、漢語詞語語義相似度計算[26]等方面進行了探索和嘗試。

在此前階段，漢語的語義構(gòu)詞分析主要針對詞的本義，但部分合成詞的詞義存在轉(zhuǎn)義、隱喻等現(xiàn)象，如何有效表達和處理這類現(xiàn)象，將是后續(xù)工作的一項重點。此外，“語素概念”及其體系的考核、優(yōu)化以及多字詞的詞義知識表示的拓展也在扎實推進中。在此基礎(chǔ)上，我們希望推出包含全集數(shù)據(jù)和API接口的北京大學(xué)《漢語概念詞典》(ChineseObject-OrientedLexicon，COOL)。

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劉揚(1971—)，博士，副教授，主要研究領(lǐng)域為語言知識工程、中文信息處理。E-mail：liuyang@pku.edu.cn

林子(1997—)，主要研究領(lǐng)域為應(yīng)用語言學(xué)、語言知識工程、中文信息處理。Email：zi.lin@pku.edu.cn

康司辰(1993—)，碩士研究生，主要研究領(lǐng)域為語言知識工程、中文信息處理。E-mail：1008_frank@sina.com