Origins of recursive phrase structure through cultural self-organisation and selection

Abstract

Many human languages in the world exhibit phrase structure. Phrase structure combines words, phrases, and both, into phrases, and it may empower language systems to exploit recursion. This thesis pushes forward the hypothesis that phrase structure is not an accidental structural property of language, but rather an adaptation of language systems to enable the computation of language. I propose a minimal operational model of communication as a specific language game, which together with concrete learning operators shows how a population of artificial agents is able to self-organise a system exhibiting phrase structure. After demonstrating that phrase structure reduces the complexity of language computation, I propose concrete mechanisms in the form of learning operators whose application introduces variation in the language of the agents and selection on the reduction of the computational cost. The mechanisms are implemented and tested in computer simulations as evolutionary explanation for the emergence of phrase structure, including cases exploiting recursion.

Els llenguatge naturals es basen en molts casos en gramàtiques sintagmàtiques. Les gramàtiques sintagmàtiques combinen paraules i sintagmes en altres sintagmes, i poden capacitar els sistemes lingüístics a fer ús de la recursió. Aquesta tesi enforteix la hipòtesi que les gramàtiques sintagmàtiques no són una propietat estructural accidental del llenguatge, sinó que són una adaptació dels sistemes lingüístics que permet que el llenguatge pugui ser processat adequadament. Proposo un model minimal de comunicació basat en un joc del llenguatge en concret que defineixo, i que juntament amb operadors d'aprenentatge específics mostra com una població d'agents artificials és capaç d'autoorganitzar un sistema que exhibeix l'ús de gramàtiques sintagmàtiques. Un cop demostrat que les gramàtiques sintagmàtiques redueixen la complexitat del processament del llenguatge, proposo mecanismes concrets en forma d'operadors d'aprenentatge l'aplicació dels quals introdueix variació en les gramàtiques dels agents i selecció en la reducció del cost de processament. Els mecanismes són implementats i avaluats en simulacions com a una explicació evolutiva de l'emergència de les gramàtiques sintagmàtiques, incluent casos en què es fa ús de la recursió.