EN, ES - The formal analysis of language - Chomsky's perspectives on the structure of language / El análisis formal del lenguaje - La perspectiva de Chomsky en la estructura del lenguaje

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Introduction

     Chomsky’s influence on the rise of cognitive science was not as great as some people think. Research on cognition can be traced back to Gestalt psychology, and authors such as Edward C. Tolman (behaviorist themselves) worked on cognitive research although they were part of the behaviorist movement in psychology. We also have Alan Turing’s contribution to the computational theory of mind in cognitive science thanks to his contributions to mathematics (see the Turing machine). On the other hand, we also have Karl Lashley, a psychologist who studied the functional neuroanatomy of memory with rats in mazes. Not only he studied the engram, but he also did his own hypotheses on complex behavior, which we have already discussed in past articles: the subconscious information processing hypothesis and the task analysis hypothesis.

     Nonetheless, this article won’t be about how much Chomsky did not contribute to cognitive science. Instead, we will talk about how he actually helped shape the earlier paradigms in this multidisciplinary science. We will be discussing Chomsky’s perspectives on the structure of language.

 

The role of linguistics as the formal analysis of language

     Bermúdez (2014) suggests that the study of language played a fundamental role in the prehistory of cognitive science. As Lashley was talking about, language use is a paradigm of the sort of hierarchically organized complex behavior. We also have the emergence of transformational linguistics and the formal analysis of syntax. George Yule (2017) states that, when we concentrate on the structure and ordering of components within a sentence, we are studying the syntax of a language. Syntax is, in short, the grammatical arrangement of words in sentences.

     Bermúdez (2014) holds that the formal analysis of syntax provided a very clear example of how to analyze, in algorithmic terms, the bodies of information that might underlie certain very basic cognitive abilities (such as the ability to speak and understand a language). Bermúdez also states that the transformational grammar proposed by Noam Chomsky reflects some of the basic ideas discussed, for instance, by Lashley, Tolman, and Turing.

 

Deep and surface structures in linguistics

     Deep structures and surface structures are explained by Yule (2017) using two different sentences: “Charlie broke the window” and “The window was broken by Charlie.” In traditional grammar, states Yule, the first one is called an active sentence, and the second one is called a passive sentence. The distinction between them is a difference in their surface structure, namely, the different syntactic forms they have as individual English sentences. Notwithstanding, this superficial difference in form disguises the fact that the two sentences are closely related, even identical, at a less superficial level (Yule, 2017).

     Yule goes on and holds that this other ‘underlying’ level, where the basic components shared by both sentences can be represented, is called their deep structure. According to Yule, the deep structure is an abstract level of structural organization in which all the elements determining structural interpretation are represented. That same deep structure, states Yule, can be the source of many other surface structures such as “It was Charlie who broke the window” and “Was the window broken by Charlie?” Yule summarizes the whole issue of deep and surface structures stating that the grammar of a language must be capable of showing how a single underlying abstract representation can become different surface structures.

     Bermúdez claims that the deep structure, or phrase structure, of a sentence is simply how it is built up from basic constituents (syntactic categories) according to basic rules (phrase structure rules). Yule (2017) claims that phrase structure rules state that the structure of a phrase of a specific type will consist of one or more constituents in a particular order. A basic phrase structure rule, explains Yule, is:

     S -> NP VP

     This is read as “a sentence (S) rewrites as a Noun Phrase (NP) and a Verb Phrase (VP).”

     Bermúdez holds that we only need a small number of basic categories to specify the phrase structure of a sentence. The syntactic categories, or grammatical categories, are those we already know: nouns, verbs, adjectives, and so on. Any grammatical sentence, states Bermúdez, is made up of these basic parts of speech combined according to basic phrase structure rules (such as the rule that every sentence is composed of a verb phrase and a noun phrase).

 

Phrase structure trees

     We can see how grammatical, or syntactic, categories can be used to give a phrase structure tree of the sentence “John has hit the ball.” To read it, we start at the top with the most general characterization. As we work our way down the tree, the structure of the sentence becomes more finely articulated in such a way we can see which words or combinations of words are doing the job. Analyzing sentences in terms of their phrase structure, holds Bermúdez, is a powerful explanatory tool.

     A sample phrase structure tree from Bermúdez (2014), where:

 

S	Sentence
NP	Noun phrase
VP	Verb phrase
Verb	Aux + V
Aux	Auxiliary
V	Verb
Det	Determiner
N	Noun

 

     Bermúdez argues that the transformational principles of transformational grammar are examples of algorithms. What they do is specify a set of procedures that operate upon a string of symbols to convert it into a different string of symbols. So, for example, our simple phrase structure grammar might be extended to include an active–passive transformation rule that takes the following form:

     NP₁ + Aux + V + NP₂ -> NP₂ + Aux + been + V + by + NP₁ (Bermúdez, 2014).

 

 

·         Input: Active voice sentence with the syntactic structure NP₁ + Aux + V + NP₂

Step 1: Exchange NP₁’s position with NP₂’s position. Result: NP₂ + Aux + V + NP₁

Step 2: Add been after Aux and before V. Result: NP₂ + Aux + been + V + NP₁

Step 3: Add by after V and before NP₁. Result: NP₂ + Aux + been + V + by + NP₁

·         Output: The transformation of the active voice sentence with the syntactic structure NP₁ + Aux + V + NP₂ to the passive voice sentence with the syntactic structure NP₂ + Aux + been + V + by + NP₁

     An example of an algorithm that carries out the passive-active transformation rule by Molero (2020). In context, the surface structure of the sentence “John has hit the ball” will be the input, which will become “The ball has hit John” in step 1, then “The ball has been hit John” in step 2, and finally, “The ball has been hit by John” in step 3, which will become the output of the algorithm.

 

Lashley’s ideas and its similarities with transformational linguistics

     When we look at the phrase structure tree we see it illustrates precisely the sort of hierarchical structure to which Lashley drew our attention (Bermúdez, 2014). This, states Bermúdez, is a characteristic of languages in general. What he means is that all languages are hierarchically organized.

     Bermúdez concludes with his discussion on the formal analysis of language stating that thinking about how languages work, transformation grammar brings together two very fundamental ideas: (1) the idea that a sophisticated, hierarchically organized, cognitive ability, such as speaking and understanding a language, involves stored bodies of information (such as information about phrase structures and transformation rules), and (2) the idea that these bodies of information can be manipulated algorithmically.

 

References

Bermúdez, José Luis (2014). Cognitive science. An introduction to the science of the mind. 2nd edition

Yule, George (2017). The study of language. 6^th edition

Versión en español:

 

Introducción

     La influencia de Chomsky en el surgimiento de la ciencia cognitiva a veces es muy sobrevalorada. Esta no fue tan grande como otras personas lo afirman. Investigaciones acerca de habilidades cognitivas ya pueden ser trazadas desde el surgimiento de la psicología gestáltica, y por autores tales como Edward C. Tolman, quien, a pesar de ser conductista, tenía interés por entender procesos cognitivos como el aprendizaje. Más aún, tenemos la contribución de Alan Turing a la teoría computacional de la mente en la ciencia cognitiva gracias a su aporte a la matemática (véase la máquina Turing). Por el otro lado, tenemos a Karl Lashley también, un psicólogo que estudió la neuroanatomía funcional de la memoria con ratas en laberintos. No solo se dedicó a estudiar el engrama, sino también a realizar sus propias hipótesis acerca de la conducta compleja, las cuales ya hemos discutido en artículos pasados: la hipótesis de procesamiento de información subconsciente y la hipótesis de análisis de tareas.

     Empero, este artículo no tratará sobre lo mucho que Chomsky no contribuyó a la ciencia cognitiva. En cambio, hablaremos sobre cómo verdaderamente ayudó a moldear los paradigmas más tempranos en esta ciencia multidisciplinaria. Estaremos discutiendo las perspectivas de Chomsky en la estructura del lenguaje.

 

El rol de la lingüística como el análisis formal del lenguaje

     Bermúdez (2014) sugiere que el estudio del lenguaje tuvo un rol fundamental en la prehistoria de la ciencia cognitiva. Como Lashley decía, el uso del lenguaje es un paradigma del tipo de conducta compleja y jerárquicamente organizada. También se tiene la emergencia de la gramática generativa transformacional y el análisis formal de la sintaxis. George Yule (2017) asevera que, cuando nos concentramos en la estructura y el ordenamiento de los componentes dentro de una oración, estamos estudiando la sintaxis de un lenguaje. La sintaxis es, en pocas palabras, el arreglo gramatical de las palabras dentro de las oraciones.

     Bermúdez (2014) mantiene que el análisis formal de la sintaxis provee un ejemplo bastante claro de cómo analizar, en términos algorítmicos, los cuerpos de información que pueden estar debajo de habilidades cognitivas muy básicas (tal y como la habilidad de hablar y comprender un lenguaje). Bermúdez igualmente afirma que la gramática transformacional propuesta por Noam Chomsky refleja algunas de las ideas básicas discutidas, por ejemplo, por los autores Lashley, Tolman y Turing (que hemos discutido en artículos previos).

 

Estructuras profundas y superficiales en lingüística

     Las estructuras profundas y estructuras superficiales son explicadas por Yule (2017) usando dos oraciones diferentes: “Charlie rompió la ventana” y “La ventana fue rota por Charlie”. En la gramática tradicional, afirma Yule, la primera se le llama una oración activa, mientras que la segunda es conocida como una oración pasiva. La distinción entre ambas es una diferencia en su estructura superficial, concretamente, las diferentes formas sintácticas que tienen como oraciones españolas individuales. No obstante, esta diferencia superficial en forma disfraza el hecho de que ambas oraciones están íntimamente relacionadas, y son incluso idénticas, en un nivel menos superficial (Yule, 2017).

     Yule continúa y mantiene que este otro nivel “inferior”, donde los componentes básicos compartidos por ambas oraciones pueden ser representados, se llama la estructura profunda. De acuerdo a Yule, la estructura profunda es un nivel abstracto de organización estructural donde todos los elementos determinando la interpretación estructural son representados. La misma estructura profunda, afirma Yule, puede ser la fuente de muchas otras estructuras superficiales tales como “Fue Charlie quien rompió la ventana” o “¿Fue la ventana rota por Charlie?”. Yule hace un sumario de todo el asunto acerca de las estructuras profundas y superficiales explicando que la gramática de un lenguaje debe ser capaz de mostrar cómo una representación individual abstracta puede transformarse en diferentes estructuras superficiales.

     Bermúdez afirma que la estructura profunda, o estructura de frase, de una oración es simplemente cómo esta está construida de constituyentes básicos (categorías sintácticas) de acuerdo a reglas básicas (reglas de estructuras de frase). Yule (2017) establece que las reglas de estructuras de frase determinan que la estructura de una frase de un tipo específico consistirá de uno o más constituyentes en un orden particular. Una regla de estructura de frase básica, explica Yule, es:

     O -> SN SV

     Lo cual se lee como “una oración (O) se reescribe como un sintagma nominal (SN) y un sintagma verbal (SV).”

     Bermúdez afirma que solamente necesitamos un pequeño número de categorías básicas para especificar la estructura de frase de una oración. Las categorías sintácticas, o gramaticales, son aquellas que ya deberíamos conocer: sustantivos, verbos, adjetivos y así sucesivamente. Cualquier estructura gramatical, afirma Bermúdez, está hecha de estas partes básicas del discurso combinadas de acuerdo con reglas de estructuras de frase (tal como la regla de que cada oración está compuesta de un sintagma nominal y de un sintagma verbal).

 

Árboles de análisis sintáctico

     Podemos ver cómo categorías gramáticas, o sintácticas, pueden ser utilizadas para elaborar un árbol de análisis sintáctico para la oración en inglés “John has hit the ball” o, en español, “John pateó la pelota”. Para leer el árbol, empezamos desde arriba con la caracterización más general. A medida que bajamos, la estructura de la oración comienza a articularse con mayor precisión de tal manera que podemos ver cuáles palabras o combinaciones de palabras están realizando cada trabajo. Analizar oraciones en términos de su estructura de frase, mantiene Bermúdez, es una herramienta explicativa poderosa.

     Un ejemplo de árbol de análisis sintáctico del libro de Bermúdez (2014) donde:

 

S	Oración
NP	Sintagma nominal
VP	Sintagma verbal
Verb	Aux + V
Aux	Auxiliar
V	Verbo
Det	Sintagma determinante
N	Sustantivo

 

     Bermúdez arguye que los principios transformacionales de la gramática transformacional son ejemplos de algoritmos. Lo que hacen estos principios es especificar un conjunto de procedimientos que operan sobre una serie de símbolos para convertirlos en una serie de símbolos diferente. Por ejemplo, nuestra simple gramática de estructuras de frases puede ser extendida para incluir una regla de transformación de voz pasiva a voz activa que toma la siguiente forma:

     NP₁ + Aux + V + NP₂ -> NP₂ + Aux + been + V + by + NP₁ (Bermúdez, 2014).

 

 

·         Input: Una oración en voz activa con la estructura sintáctica: NP₁ + Aux + V + NP₂

Paso 1: Intercambiar la posición de NP₁ con la de NP₂. Resultado: NP₂ + Aux + V + NP₁

Paso 2: Añadir “been” después de Aux y antes de V. Resultado: NP₂ + Aux + been + V + NP₁

Paso 3: Añadir “by” después de V y antes de NP₁. Resultado: NP₂ + Aux + been + V + by + NP₁

·         Output: La transformación de la oración en voz activa con la estructura sintáctica NP₁ + Aux + V + NP₂ hacia la voz pasiva con la estructura sintáctica NP₂ + Aux + been + V + by + NP₁

     Un ejemplo de un algoritmo que ejecuta la regla de transformación de voz activa a pasiva por Molero (2020). En contexto, la estructura superficial de la oración en inglés “John has hit the ball” será el input, el cual se transformará en “The wall has been hit by John” al final.

 

Las ideas de Lashley y sus similitudes con la gramática generativa transformacional

     Cuando observamos el árbol de análisis sintáctico de arriba, podemos ver que este ilustra precisamente el tipo de estructura jerárquica a la cual Lashley llamó nuestra atención (Bermúdez, 2014). Esto, afirma Bermúdez, es una característica de los lenguajes en general. Lo que quiere decir el autor es que todos los lenguajes están organizados de manera jerárquica.

     Bermúdez concluye con su discusión sobre el análisis formal del lenguaje arrojando a luz el hecho de que, pensando sobre cómo funcionan los lenguajes, la gramática de transformación aportan dos ideas fundamentales: (1) la idea de que una habilidad cognitiva sofisticada y organizada jerárquicamente tal como hablar y comprender un lenguaje involucra cuerpos de información almacenados (tales como información acerca de estructuras de frases y reglas de transformación) y (2) la idea de que estos cuerpos de información pueden ser manipulados de manera algorítmica.

 

Referencias

Bermúdez, José Luis (2014). Cognitive science. An introduction to the science of the mind. 2nd edition

Yule, George (2017). The study of language. 6^th edition