Гладкий - Формальные грамматики и языки - 1973 (947381), страница 2
Текст из файла (страница 2)
При написании книги автор использовал свой курс лекций, изданный в свое время ротапринтным способом 1Гладкий !966); однако имеющийся там материал составляет менее половины объема книги и излагается в существенно переработанном виде. Автор рассматривает эту книгу как некоторый итог своих занятий математической лингвистикой — в особенности чтения лекций и ведения семинаров по этому предмету — в течение последних десяти лет, и ему хотелось бы упомянуть здесь о тех, кто в наибольшей степени помог ему в этих занятиях и непосредственно в работе над книгой, Прежде всего, интересы автора з теории грамматик сформировались в значительной степени под влиянием Б.
А. Трахтенброта. Читатель, знакомый с его работами по теории сложности вычислений, легко поймет, в чем это влияние проявилось, Очень многим автор обязан слушателям своих лекций и участникам семинаров, их постоянному вниманию и критике; не имея возможности назвать их всех, он хотел бы особо Упомянуть А. Я, Диковского, Л. С. Модину, Н. Г. Щербак акову,М. К. Валнева, Р. В, Фрейвалда.
Для выработки взглядов на лингвистическую сторону дела первостепенн нное значение имела многолетняя совместная работа с И. А . А. Мельчуком. Важными были замечания читателей Упоминавшегося выше курса лекций, особенно М. В. Ломковской. В оформлении рукописи неоценимую помощь пввднсловив оказали автору товарищи по работе, главным образом Т. И. Шедько, Л. С. Модина и Н.
Г. Щербакова. Рукопись была прочитана рядом коллег, которые . высказали немало ценных соображений и помогли устранить многие погрешности. Особенно сущест. венными были замечания и предложения М. И. Белец. кого; важные указания автор получил от М. В. Ломковской, Л. С. Модиной, а по приложению 1 — также от И. А. Мельчука и Е. В. Падучевой н по приложению 11 — . от И. И, Ревзина. Р. Д, Равич составила предметный указатель и много помогала автору на последней стадии оформления рукописи. Л. С.
Модина составила указатель обозначений. Всем этим коллегам автор выражает искреннюю признательность. ВВЕДЕНИЕ Когда говорят о «владении» или «умении пользоваться» тем или иным естественным языком, под этим понимают, с одной стороны, умение строить «правильные тексты» на этом языке, выражающие заданный смысл, с другой — умение определять смысл заданных «правильных текстов». Прн этом «правнльные тексты» представляют собой последовательности элементарных единиц из некоторого конечного набора (скажем, фонем), образованные по определенным правилам; в совокупности эти правила составляют то, что называют грамматикой языка.
Сами по себе элементарные единицы никаким смыслам не соответствуют, смысл имеют только нх сочетания; поэтому их внутреннее строение и материальная природа для грамматики несущественны. С аналогичной ситуацией приходится встречаться в математике: в различных ее разделах используются различные «языки», выражения которых также строятся по определенным правилам из элементарных единиц (эле. ментарных символов); этим выражениям сопоставляются определенные смыслы, представляющие собой комбинации содержательных математических понятий, Здесь, правда, смыслы приписываются обычно и элементарным символам (например, в языке арифметики + означает сложение, 1 — единицу и т. п.), однако отсутствует какая-либо связь между «внутренним устройством» элементарного символа и природой сопоставляемого ему понятия, так что и в этом случае внутреннее строение элементарных символов несущественно и выбор их произволен *). Математические языки отличаются от естественных несравненно более простым строением, позволяющим достигать в их описании предельной четкости и однозначности; зато они столь же сильно уступают естественным языкам в широте сферы применимости.
*) Если отвлечься от таких непринципиальных соображений, как удобство воспроивведения и напоминания, следование традиции н т. П, введвиив ВВедение )О В последнее время возникла особая разновидность математических языков — так называемые языки программирования, предназначенные для работы с вычислительными машинами; они, как правило, имеют более универсальную применимость и соответственно более сложное строение, чем «традиционные» математические языки, но и в том и в другом отношении весьма далеки от естественных. Так или иначе, в самых разных областях (и не только в упомянутых выше) возникают ситуации, когда приходится иметь дело с множествами выражений, построенных по определенным «грамматическим правилам» из элементарных единиц и используемых для передачи некоторых «смыслов>.
Представляет интерес исследование этой ситуации в общем виде, т. е. описание общих закономерностей строения самих г р а м м а т и ч е с к и х п р а в и л; знание таких закономерностей позволило бы, в свою очередь, устанавливать общие закономерности строения образуемых по этим правилам выражений («текстов»), Именно это и является предметом теории грамматик — особой математической дисциплины, возникшей в 50-х годах нынешнего столетия. В ней строятся и изучаются формальные г р а мы а тики — абстрактные объекты, призванные служить моделями конкретных систем грамматических правил.
Формальным грамматикам отвечают множества «правильно построенных выражений» вЂ” ф о р м а л ь н ы е я з ы к и, служащие моделями совокупностей «правильных текстов>, Возникнув в результате усилий, направленных на выработку точных методов описания естественного языка, теория грамматик сразу же сомкнулась, с одной стороны, с теоретической лингвистикой, которая по существу всегда занималась построением абстрактных моделей *), но не имела средств для их точного описания (что немало препятствовало ее развитию), с другой— с теорией алгоритмов и теорией автоматов, где среди прочих проблем возникает вопрос о конструктивных спо- ') Такие злементзрные понятия «школьной» грзммзтики, кзк нодлежзщее, сказуемое, нздеж, род и т. н., представляют собой весьма абстрактные конструкции, относящиеся к Фактам языка имен-. но квк модели. Осознать ик ибстрзктный характер трудно только из-зз .кх привычности, собах задания множеств последовательностей символов, т.
е. по существу тот самый вопрос, систематическое изуе которого составляет основное содержание теории грамматик; поэтому теория грамматик с самого на чала смогла воспользоваться некоторыми понятиями и методами, выработанными в теории алгоритмов и теории автоматовв. Эти понятия и методы получили в ней своеобразную ую интерпретацию и были развиты в новых направлениях, однако связь и переплетение теории грамма ик т с теорией алгоритмов и в особенности с теорией автоматов остаются чрезвычайно сильными; по существу. теория грамматик может считаться, как и теория автоматов, специфическим ответвлением теории алгоритмов, причем во многих местах обе ветви срастаются.
Это относится как к методам, так и к постановкам задач и характеру результатов. Место теории грамматик внутри общей теории алгоритмов может быть — весьма грубо и приблизительно— охарактеризовано следующим образом: теория грамматик изучает в известных аспектах «внутреннее строение» рекурсивных множеств некоторых специальных классов, по преимуществу наиболее простых, и как раз настолько простых, что реально возникающие в математике конструкции не выводят за пределы этих классов, за исключением тех (как правило, диагональных) конструкций, которые специально предназначаются для доказательства существования сколь угодно сложных объектов. Говоря о прикладном значении теории грамматик, следует прежде всего отметить ее приложения к лингвистике, которой формальные грамматики доставляют весьма удобный м е т а я з ы к, Кроме того, они нашли широкое применение для описания упоминавшихся выше языков программирования.
Кажется достаточно правдоподобным, что сфера приложений формальных грамматик, в частности в гуманитарных исследованиях, будет со временем расширяться '). *) Им чрезвычайно интересные опыты иснользовзнян коимеютсн ч льные г зммвсгрукций, по существу предстзвлнющих собой формальные р тики, в поэтике; см. «й)орфологию сказки» В. Я.
П р о н н з (1-е изд., л, 1928; 2-е изд, «нвукз», 1969), иедзвние работы А. К. Жолков. ского н Ю К, щеглова. вввдвнин Ьввдвннв Основоположником теории формальных грамматик цо праву считается американский лингвист Н. Хомский. Именно он указал на возможность использовать для описания естественных языков некоторые исчисления, Рассматривавшиеся ранее в теории алгоритмов (но не игравшие там особенно существенной роли), придав им удобную для этого форму (с тех пор за такими исчисле-ниями закрепилось данное Н.
Хомским название «поРождающих грамматик»); он же ввел в рассмотрение те специальные классы порождающих грамматик, которые представляют для лингвистических приложений наибольший интерес, и указал пути их использования в лингвистике (замечательно, что именно эти классы грамматик оказались связанными с упоминавшимися выше простыми классами рекурсивных множеств); наконец, он положил начало математическому исследованию формальных грамматик, введя некоторые важные для этого понятия (в частности, понятие машины с магазинной памятью) и доказав ряд основных фактов *). Сделаем еще несколько замечаний, относящихся уже не столько к самой теории грамматик, сколько к ее изложению в настоящей книге.
1) Теория грамматик является в настоящее время настолько разветвленной дисциплиной, что было бы очень трудно собрать в одной книге все ее наиболее интересные результаты или хотя бы отразить все направления исследования. Такую задачу автор перед собой не ставил, и вряд ли это было бы целесообразно. Имелась в виду совсем другая цель, а именно: изложить основы этой теории, ее «классические» понятия и факты, а из направлений более специальных и более новых лишь некоторые, но достаточно полно и подробно — так, чтобы читатель мог не только составить представление об общем характере теории грамматик, но и почувствовать используемые в ней методы, ее «кухню», а при наличии желания и прочих условий также и подготовиться к самостоятельной работе в этой области.
Разумеется, при выборе специальных вопросов для изложения в книге автор в значительной мере руководствовался своими личными вкусами. ') Весьма существен также вклад Н. Хомсиого в собственно дингвнстииу; это, однако, не относится и предмету настоящей книги. Среди сравнительно новых разделов теории грамматик, не получивших отражения в книге, особого упоминания заслуживает «теория управления выводом», представляющаяся весьма перспективной как с теоретической, так и с прикладной точки зрения. Эта область заслуживает, впрочем, отдельной монографии.
















