A Control Structure For A Question-Answering System

The c o n t r o l s t r u c t u r e o f a q u e s t i o n a n s w e r i n g s y s t e m i s d e r i v e d f r o m a s e t o f b a s i c a s s u m p t i o n s . F o r i t s d e s i g n and i m p l e m e n t a t i o n , a n o r m a l a l g o r i t h m i c l a n g u a g e i s u s e d . The d e s i g n l e a d s t o " s y m m e t r i c " p r o c e d u r e s , t h e r e s u l t i n g p r o g r a m s u s e t h e s t a c k m e c h a n i s m f o r r e c u r s i o n t o g i v e t h e c o r r e c t s t o r a g e a l l o c a t i o n . Two s t r a t e g i e s a r e d i s c u s s e d i n more d e t a i l : a t r i v i a l w e l l k n o w n d e p t h f i r s t s t r a t e g y and a new o n e , c a l l e d f l e x i b l e d e c i s i o n t r e e s t r a t e g y . N o l i n g u i s t i c a s p e c t s ( e i t h e r s y n t a c t i c o r s e m a n t i c ) o f t h e s y s t e m a r e d i s c u s s e d I n t r o d u c t i o n The a u t h o r and h i s c o l l e a g u e s h a v e d e v e l o p e d a p r o t o t y p e o f a q u e s t i o n a n s w e r i n g s y s t e m . A d o c u m e n t d e s c r i b i n g t h e w h o l e s y s t e m and t h e c o n s i d e r a t i o n s t h a t h a v e l e a d t o t h e d e s i g n h a s n o t y e t b e e n p u b l i s h e d , b u t w i 1 1 a p p e a r b e f o r e l o n g . A s t h i s p a p e r d i s c u s s e s t h e a l g o r i t h m i c a s p e c t s o n a f a i r l y a b s t r a c t l e v e l , o n l y a r o u g h s k e t c h o f t h e s y s t e m ' s p r o p e r t i e s i s n e e d e d . T h i s s k e t c h i s g i v e n i n s e c t i o n 1 . I n o r d e r t o b e a b l e t o g i v e some e x a m p l e s , s e c t i o n 1 a l s o c o n t a i n s a s u p e r f i c i a l d e s c r i p t i o n o f some p r o p e r t i e s o f t h e i n v e r s e o f d i s c o u r s e o f o u r s y s t o m . The r e a d e r s h o u l d h o w e v e r r e a l i z e , t h a t t h i s p a p e r i s n o t and i s n o t i n t e n d e d t o be a d e s c r i p t i o n o f t h e s y s t e m . Some o f t h e c h a r u r t e r i s t i e s t h a t seem t o b e common f o r a l l A . I . s y s t e m s , l i k e t h e e x i s t e n c e o f l o c a l a m b i g u i t i e s , a r e a l s o p r e s e n t i n o u r s y s t e m . I n c o n t r a s t t o w h a t seems t o b e c u s t o m a r y f o r t h e c o n s t r u c t i o n o f A . I . p r o g r a m s , n o l i s t p r o c e s s i n g l a n g u a g e ( L I S p o r one o f i t s i m p r o v e m e n t s PLANNER o r CONNIVER) was u s e d . I n t h e o p i n i o n o f t h e a u t h o r , m a t t e r s s u c h a s a u t o m a t i c b a c k t r a c k i n g and g a r b a g e c o l l e c t i o n s h o u l d k e p t i n s i g h t . They may b e p r e s e n t o n l y i m p l i c i t l y a s o p p o s e d t o b e i n g p r o g r a m m e d e x p l i c i t l y b u t t h e p r o g r a m m e r s h o u l d c o n t r o l t h e m , a s h e c o n t r o l s some s t o r a g e a l l o c a t i o n m e c h a n i s m v i a i n v o c a t i o n and t e r m i n a t i o n o f p r o c e d u r e s , t h e r e b y i m p l i c i t l y c o n t r o l l i n g t h e s i z e o f t h e s t a c k . One o f t h e t a r g e t s o f t h e p r o j e c t was t o r e a c h a c l e a n , w e l l s t r u e t u r e d p r o g r a m b y means o f a " t o p d o w n " d e s i g n m e t h o d . T h i s p a p e r c l a i m s t o show how t h e c o n t r o l s t r u c t u r o was d e r i v e d ( i n a n i n f o r m a l w a y ) f r o m a s m a l l number o f b a s i c a s s u m p t i o n s . F o r t h e n o t a t i o n o f t h e a l g o r i t h m s i n s e c t i o n 6 , n o f o r m a l l y d e f i n e d p r o g r a m m i n g l a n g u a g e i s u s e d . M o s t o f t h e s y m b o l s a r e b o r r o w e d f r o m ALGOL68, t h e r e m a i n i n g o n e s a r e s u p p o s e d t o b e s e l f e x p l a n a t o r y . F o r d e s i g n and p u b l i c a t i o n p u r p o s e s , a l g o r i t h m i c d e s c r i p t i o n s t h a t a r e e a s y t o r e a d f o r human r e a d e r s a r e p r e f e r r e d t o a l g o r i t h m i c d e s c r i p t i o n s t h a t c a n b e p r o c e s s e d b y a c o m p i l e r . 1 • A r o u g h s k e t c h o f t h e p r o p e r t i e s o f t h e s y s t e m The s y s t e m ( c a l l e d PHLIQA f o r P H i L I p s Q u e s t i o n A n s w e r i n g ) i s a b l e t o a n s w e r q u e s t i o n s f o r m u l a t e d i n a n a t u r a l l a n g u a g e ( E n g l i s h ) , w h e r e t h e a n s w e r s t o t h e s e q u e s t i o n s a r e f a c t s , e i t h e r t o b e f o u n d d i r e c t l y i n a d a t a b a s e i n s i d e t h e s y s t e m o r t o b e d e r i v e d f r o m i n f o r m a t i o n s t o r e d i n t h e d a t a b a s e . As in mos t p r e s e n t , day A • 1 • s y s terns ? t h e c i a i m i s n o t t h a t PHLIQA c a n u n d e r s t a n d t h e f u l l n a t u r a l l a n g u a g e ; i t i s o n l y c a p a b l e o f p r o c e s s i n g t h e q u e s t i o n s r e l a t i n g t o t h e r e s t r i c t e d u n i v e r s e o f d i s c o u r s e , a s d i c t a t e d b y t h e c o n t e n t s o f t h e d a t a b a s e . H o w e v e r , t h e s y s t e m i s d e s i g n e d i n s u c h a w a y , t h a t a g r e a t p a r t o f t h e p r o g r a m i s i n d e p e n d e n t o f t h e a c t u a l u n i v e r s e o f d i s c o u r s e ; t h i s may become c l e a r a t t h e end o f t h i s s e c t i o n . The p r o c e s s t h a t a n s w e r s a q u e s t i o n , i s d i v i d e d i n t o t h r e e s u b p r o c e s s e s : t h e i n t e r p r e t a t i o n o f t h e q u e s t i o n ( r e s u l t i n g i n a n e v a l u a b l e e x p r e s s i o n ) , t h e e v a l u a t i o n o f t h a t e x p r e s s i o n ( r e s u l t i n g i n t h e v a l u e o f t h e a n s w e r ) and t h e f o r m u l a t i o n o f t h e a n s w e r . I n t h e c u r r e n t p a p e r , o n l y t h e i n t e r p r e t a t i o n p r o c e s s i s d i s c u s s e d . I n o r d e r t o g e t a t r a n s p a r e n t and w e l l s t r u c t u r e d p r o g r a m , t h e i n t e r p r e t a t i o n p r o c e s s i s t o o c o m p l i c a t e d t o b e p e r f o r m e d i n one g i a n t s t e p . B e t w e e n t h e n a t u r a l l a n g u a g e and t h e l e v e l o f t h e e v a l u a b l e e x p r e s s i o n s , a number o f i n t e r m e d i a t e l a n g u a g e l e v e l s h a s b e e n d e s i g n e d The c o n v e r s i o n f r o m a n e x p r e s s i o n a t a c e r t a i n l a n g u a g e l e v e l t o i t s e q u i v a l e n t a t t h e n e x t l o w e r l e v e l i s p e r f o r m e d b y p r o g r a m m o d u l e s c a l l e d c o n v e r t e r s . The g e n e r a l and common a s p e c t s o f t h e c o n t r o l s t r u c t u r e o f t h o s e c o n v e r t e r s f o r m t h e t o p i c o f t h i s p a p e r . The c o n c r e t e d e f i n i t i o n s o f t h e i n t e r m e d i a t e l a n g u a g e s a r e n o t r e l e v a n t t o t h i s d i s c u s s i o n , and a r e n o t g i v e n . A l l t h e s e l a n g u a g e s h a v e one a s p e c t i n common: e x c e p t f o r t h e u p p e r m o s t l e v e l ( t h e n a t u r a l l a n g u a g e ) a l l e x p r e s s i o n s i n t h e s e l a n g u a g e s a r e r e p r e s e n t e d a s t r e e s . A l l c o n v e r t e r s ( w i t h t h e t r i v i a l e x c e p t i o n o f t h e u p p e r m o s t o n e ) w i l l h a v e a t r e e a s i n p u t and w i l l p r o d u c e a