「語法分析 / 句法剖析 (Parsing)」是自然語言處理 (NLP) 領域的一個重要任務，指的是分析一個句子或一段文本的語法結構，並將其表示成一種層次化的結構（通常是樹狀結構），以揭示句子中詞語之間的語法關係。
簡單來說，語法分析的目標是理解句子是如何由詞語組成的，以及這些詞語是如何相互關聯的，從而理解句子的語法含義。
你可以將語法分析想像成將一個句子的所有成分（例如主語、謂語、賓語、修飾語等）找出來，並確定它們之間的層次關係，就像分析句子的結構圖一樣。語法分析的主要目標：
- 識別句子的組成成分： 找出句子中的詞語、短語和子句。
- 確定成分之間的語法關係： 分析這些成分是如何相互依存和修飾的。
- 生成句子的結構化表示： 通常以樹狀結構（稱為「語法樹」或「剖析樹」）來表示句子的語法結構。
語法分析的兩種主要類型：
- 成分句法分析 (Constituency Parsing) / 短語結構語法分析 (Phrase Structure Parsing):
例子 (成分句法分析)：
對於句子 "The cat sat on the mat."，成分樹可能如下所示：
(S (NP (DET The) (NN cat)) (VP (VBD sat) (PP (IN on) (NP (DET the) (NN mat)))))
其中，S 代表句子，NP 代表名詞短語，VP 代表動詞短語，PP 代表介詞短語，DET 代表限定詞，NN 代表名詞，VBD 代表過去式動詞，IN 代表介詞。 - 這種方法將句子分解成基於語法規則的成分或短語。它試圖識別句子中不同層次的短語結構，例如名詞短語 (NP)、動詞短語 (VP)、介詞短語 (PP) 等，並將這些短語組合成一個層次結構的樹狀圖。 最終的輸出是一棵「成分樹 (Constituency Tree)」或「短語結構樹 (Phrase Structure Tree)」，它展示了句子是如何由這些成分逐步組成的。
- 依存句法分析 (Dependency Parsing):
例子 (依存句法分析)：
對於句子 "The cat sat on the mat."，依存關係圖可能如下所示：
nsubj(sat, cat) det(cat, The) root(ROOT, sat) prep(sat, on) pobj(on, mat) det(mat, the)
其中，"sat" 是句子的根節點 (ROOT)，"cat" 是 "sat" 的名詞主語 (nsubj)，"The" 是 "cat" 的限定詞 (det)，"on" 是 "sat" 的介詞修飾語 (prep)，"mat" 是 "on" 的介詞賓語 (pobj)，"the" 是 "mat" 的限定詞 (det)。 - 這種方法關注句子中詞語之間的依存關係。它試圖識別句子中的每個詞語依賴於哪個其他詞語（稱為「支配者」或「父節點」），以及它們之間存在的語法關係（稱為「依存關係」或「邊緣標籤」）。 最終的輸出是一個「依存關係圖 (Dependency Graph)」或「依存關係樹 (Dependency Tree)」，其中每個詞語是圖中的一個節點，詞語之間的依存關係用帶有標籤的邊來表示。
語法分析的常見方法：
- 基於規則的方法 (Rule-based Approach)： 使用人工編寫的語法規則來分析句子結構。
- 統計方法 (Statistical Approach)： 使用從標註語料庫中學習到的概率模型（例如，基於概率上下文無關文法 PCFG 的分析器、最大熵分析器）來進行分析。
- 機器學習方法 (Machine Learning Approach)： 使用分類或序列標註模型來預測句子的句法結構。
- 深度學習方法 (Deep Learning Approach)： 利用循環神經網路 (RNNs)、卷積神經網路 (CNNs) 和 Transformer 模型等來學習句子的語法表示並進行分析。
語法分析的應用：
語法分析在許多 NLP 任務中都至關重要：
- 機器翻譯 (Machine Translation)： 理解源語言的語法結構對於生成目標語言的準確翻譯至關重要。
- 信息抽取 (Information Extraction)： 識別實體之間的語法關係可以幫助提取結構化信息。
- 問答系統 (Question Answering)： 分析問題的句法結構可以幫助理解問題的意圖。
- 文本理解 (Text Understanding)： 語法分析是理解句子和文本含義的基礎。
- 語法糾錯 (Grammatical Error Correction)： 分析句子的語法結構可以幫助識別和修正語法錯誤。
總之，語法分析是 NLP 中一個核心的任務，它旨在理解句子的語法結構，並將其表示成一種計算機可以處理的形式，為更高級的文本理解和應用奠定了基礎。成分句法分析和依存句法分析是兩種主要的語法分析方法，各有側重點，並被廣泛應用於不同的 NLP 任務中。
