Cognitive M o d e l s of Speech Processing.pdf

7/29/2019 Cognitive M o d e l s of Speech Processing.pdf

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B o o k R e v i e w s

C o g n i t iv e M o d e l s o f S p e e c h P r o c e s s i n g

Gerry T. M . Altm ann (editor)( U n i v e r s i t y o f S u s s ex )

C a m b r i d g e , M A : T h e M I T P r e s s

( T he A C L - M I T P r e s s S er ie s in N a t u r a l

Lan g u ag e P r o ces s in g ) , 1 9 9 0 , x + 5 4 0 p p .

H ar db o un d , ISBN 0-262-01117-4 , $55.00

Reviewed by

Howard S . KurtzmanNational Inst i tu te o f M ental H ealth

T h i s v o l u m e i s o n e o f t h e m o s t v a l u a b l e p u b l i c a t i o n s i n p s y c h o l i n g u i s t i c s o f t h e l a s t

d e c a d e . I t i s a c o l le c t i o n o f 2 2 c h a p t e r s , a l l w r i t t e n b y l e a d i n g c o n t e m p o r a r y i n v e s ti -

g a t o r s, p r e s e n t i n g m u c h o f t h e b e s t r e c e n t e m p i r i c a l l y - b a s e d r e s e a r c h a n d s p e c u l a t i o n

o n s p o k e n l a n g u a g e c o m p r e h e n s i o n b y h u m a n s ( m a i n l y ad u lt s ). T h e c h a p te r s d i v i d e

i n t o t h r e e g e n e r a l a r e a s , all o f p r i m a r y c u r r e n t c o n c e rn : w o r d i d e n ti fi c a ti o n ( o c c u p y i n g

a b o u t t w o - t h i r d s o f t h e b o o k ) , s y n t ac t ic p a r s in g , a n d t h e r e la t io n b e t w e e n i n t o n a ti o n a l

s t r u c t u r e a n d s y n t a c t i c s t ru c t u r e . L i t e r a ll y e v e r y c h a p t e r d e v e l o p s in t e r e s t i n g i d e a s i n

a c l e a r a n d r i g o r o u s f a s h i o n .T h e v o l u m e i s p a r t i c u l a r l y u s e f u l b e c a u s e , u n l i k e m o s t c o l l e c t i o n s , t h e c h a p t e r s

e n g a g e o n e a n o t h e r s u b s t a n t i v e l y . T h r e e c h a p t e r s a c t a s e x p l i c i t c o m m e n t a r i e s o n o t h -

e rs , a n d e l a b o r a t e i n d e p e n d e n t p o i n t s a s w e ll . M a n y o f t h e o t h e r c h a p t e rs a l so c o n t a in

s p e c if i c r e s p o n s e s t o t h e c l a im s a n d a p p r o a c h e s d e s c r i b e d i n re l a t e d c h a p t e r s . F u r t h e r ,

t h e e d i t o r ' s i n t r o d u c t i o n c o m p r e h e n s i v e l y d e l i n e a te s t h e a r e a s o f a g r e e m e n t , d i s a g re e -

m e n t , a n d c o m p l e m e n t a r i t y a m o n g t h e c h a p t er s . A s a w h o l e , t h e b o o k p r o v i d e s a

c o h e r e n t p i c t u r e o f t h e r ic h t h e o r e ti c a l a n d m e t h o d o l o g i c a l s c e n e th a t c o m p r i s e s p s y -

ch o l in g u i s t i c s t o d ay .

I n t h e fo l lo w i n g , I s u m m a r i z e t h e b a c k g r o u n d a n d m a j o r t h e m e s o f e a c h g r o u p o f

c h a p t e r s .

1. W ord Identification

C u r r e n t t h e o r e t i c a l a n d m e t h o d o l o g i c a l a p p r o a c h e s t o a u d i t o r y w o r d i d e n t i f i c a t i o n

a r e s t r o n g l y i n s p i r e d b y t h e w o r k o f M a r s l e n - W i l s o n (1 98 7) a n d h i s c o l l e a g u e s . T h i s

w o r k i n d ic a t e s t h a t u p o n r e c e p t i o n o f t h e i ni ti al s o u n d s o f a w o r d , a l l o f t h e w o r d s i n

t h e p e r c e i v e r ' s l e x i c o n t h a t s h a r e t h o s e i n i t i a l s o u n d s a r e a c t i v a t e d i n p a r a l l e l . T h e s e

w o r d s m i g h t v a r y i n t h e ir d e g r e e o f a c t iv a t io n , d e p e n d i n g u p o n h o w c l o s el y t h e y f it t h e

a u d i t o r y s t i m u l u s . A s f u r t h e r s o u n d s a r e r e c e i v e d , t h e a c t i v a t i o n l e v e l s a r e a d j u s t e d ,u n t il a p o i n t i s r e a c h e d ( p e r h a p s b e f o r e th e e n d o f t h e w o r d s t i m u l u s ) a t w h i c h a

d e c i s i o n p r o c e d u r e d e t e r m i n e s t h a t o n e w o r d h a s s i g n i f i c a n t l y g r e a t e r a c t i v a t i o n t h a n

a n y o t h e r s a n d a d o p t s i t a s t h e l e x i c a l p e r c e p t . I n a d d i t i o n , s y n t a c t i c a n d s e m a n t i c

c o n t e x t c a n i n f l u e n c e a c t i v a t i o n l e v e l s o r t h e d e c i s i o n p r o c e d u r e .

A r i s in g f r o m t h is g e n e r a l c o n c e p t i o n a r e a n u m b e r o f s p ec i fi c i s s ue s a d d r e s s e d b y

t h e c o n t r i b u t o r s ( R i c h a r d S h il lc o c k ; U l i F r a u e n f e l d e r a n d G u u s P e e t e r s ; D e n n i s N o r r is ;



Co m putational Linguistics Volume 18, N um be r 1

A n n e C u t l er ; P a u l L u c e , D a v i d P i so n i , a n d S t e v e n G o l d i n g e r ; W i l li a m M a r s l e n -W i ls o n ;

J a n C h a r l e s -L u c e , P a u l L u c e , a n d M i c h a e l C lu f f; E l le n B a r d; G e r r y A l t m a n n ; J a c q u e s

M e h l e r, E m m a n u e l D u p o u x , a n d J u a n S e g u i [ tw o c h a p t er s ]; C y n t h i a C o n n i n e ; A r t h u r

S a m u e l ; L o r ra i n e T y le r; H e n r y T h o m p s o n a n d G e r r y A l t m a n n ; J e f fr e y E l m a n ):

1. W h a t a l g o r i t h m u n d e r l i e s t h e d e c i s i o n p r o c e d u r e f o r a d o p t i o n o f a

p a r t i c u l a r w o r d ?

2 . I t i s a l r e a d y k n o w n t h a t t h e f r e q u e n c i e s o f o c c u r r e n c e o f t h e w o r d

c a n d i d a t e s i n f l u e n c e t h e s p e e d o f w o r d i d e n t if i ca t io n . W h a t i s th e l o c u s

o f t h i s i n f lue nc e : i n i t i a l a c t i va t ion l e ve l s o r t he de c i s ion p r oc e du r e ?

3 . W h a t i n f l u e n c e , i f a n y , d o e s t h e s i z e o f t h e s e t o f a c t i v a t e d w o r d

c a n d i d a t e s h a v e u p o n i d e n t if i c a ti o n p r o c e s se s ?

4 . D o s t r o n g l y a c t i v a t e d w o r d c a n d i d a t e s in h i b i t t h e a c ti v a t i o n l e v el s o fo t h e r c a n d i d a t e s ?

5 . W ha t i s t he r o l e o f t he sy ll a b l e , pa r t i c u l a r ly t he s t re s se d sy l l ab l e ?

6. H o w a r e w o r d b o u n d a r i e s i n t h e c o n t i n u o u s s p e e c h s t r e am l o ca t ed ?

7 . W h a t is t h e n a t u r e a n d d e g r e e o f c o n t e x t u a l i n f l u e n c e s o n w o r dide n t i f i c a t i on? ( T h i s i s t he i s sue o f modu la r i t y ; va r ious c ha r a c t e r i z a t i ons

o f w h i c h a r e c o n s i d e r e d b y t h e a u t h o r s . )

T h e c h a p t e r s p r o v i d e c o n t r a s t i n g r e s p o n s e s t o e a c h o f t h e s e i s s u e s , w i t h m a n yc h a p t e r s a d d r e s s i n g m o r e t h a n o n e i s s u e . D a t a a r e r e p o r t e d f r o m p s y c h o l i n g u i s t i ce x p e r i m e n t s o n h u m a n s , c o g n i ti v e s im u l a t io n s ( w h i c h a r e r ea l ly a n o t h e r f o r m o f p s y -

c h o l i n g u i s t i c e x p e r i m e n t a t i o n ) , a n d s t a t i s t i c a l a n a l y s e s o f d i c t i o n a r i e s . M u c h o f t h er e s e a r c h a i m s t o d e v e l o p p r e c i s e c o n n e c t i o n i s t m o d e l s , w i t h t h e m a j o r i n f l u e n c e s

b e i n g M c C l e l l a n d a n d E l m a n ' s ( 1 9 8 6) T R A C E m o d e l a n d J o r d a n ' s (1 98 6) re c u r r e n t -l in k d y n a m i c n e t w o r k s . F u r t h e r m o r e , E l m a n ' s c h a p t e r, w h i c h i s f r a m e d a s a r e p l y t o

F o d o r a n d P y l y s h y n (1 98 8), d e m o n s t r a t e s j u st h o w r a d i c a l a n a l t e r n a t i v e t o t r a d i ti o n a l

s y m b o l - b a s e d p r o c e s s i n g c o n n e c t i o n i s m c a n b e (c f. r e l a t e d w o r k b y E l m a n ( 19 9 0) a n d

va n G e lde r ( 1990)) .

2. Syntactic Parsing

S o m e t h e o r i s ts ( e.g ., C l i f to n a n d F r a z i e r 1 9 89 ) h a v e c l a i m e d t h a t o n l y g e n e r a l s t r u c t u r a l

p r i n c i p l e s a n d s t r a t e g i e s a r e u s e d b y i n i t i a l p a r s i n g p r o c e s s e s , w i t h a p p l i c a t i o n o fl e x i c a l i n f o r m a t i o n d e l a y e d u n t i l a l a t e r s t a g e o f p a r s i n g . T h e c h a p t e r b y M i c h a e l

T a n e n h a u s , S u s a n G a r n s ey , a n d J u li e B o l a n d p r e s e n t s e x p e r i m e n t a l e v i d e n c e ( i n c l u d i n gn e u r o p h y s i o l o g i c a l r e su l ts ) a g a i n s t t h i s c l a im . T h e i r w o r k i n d i c a te s t h a t l o c a t in g w h -

g a p s i s i m m e d i a t e l y g u i d e d b y t h e p a r s e r a t t e m p t i n g t o a s s ig n t h e t h e m a t i c r o le s

s p e c i fi e d b y t h e v e r b ( se e a l so T a n e n h a u s a n d C a r l s o n 1 9 8 9 ; K u r t z m a n , C r a w f o r d ,a n d N y c h i s - F l o r e n c e 1 9 91 ). T h e i r e x p e r i m e n t s a l s o i n d i c a t e t h a t c o n t r o l r e la t i o n s ( a s

in Jane forced/promised M ar y to go to the store) a r e i m m e d i a t e l y c o m p u t e d o n t h e b as is o ft h e v e r b .

L y n F r a z ie r 's c h a p t e r d e v e l o p s a v i e w o f th e p a r s e r a s m o d u l a r l y o r g a n i z ed . S h ea r g u e s f o r s e p a r a t e m o d u l e s f o r: b u i l d i n g c o n s t i t u e n t s t r u c t u r e , a s s i g n i n g b i n d i n g r e -

l a t i ons ( e . g . , i n w h- c ons t r uc t ions ) , a s s ign ing the ma t i c r o l e s , a nd a s s ign ing syn ta c t i c

88



Book Reviews

c on s t i t ue n t s t o d i s c ou r se e l e m e n t s (c f. W e inbe r g 1987 ) . F r a z i e r c l a ims tha t t he f i r s t

t w o o f t h e s e a r e c o m p l e t e l y " in f o r m a t i o n a l l y e n c a p s u l a t e d , " w h i c h i s o n e o f J e r r y

F o d o r ' s ( 19 8 3) c r i te r ia fo r a m o d u l e . T h e o t h e r t w o , h o w e v e r , a r e o n l y " p s e u d o e n c a p -

s u l a t e d ," s i n c e t h e y m a k e c o n s t r a i n e d u s e o f n o n l i n g u i s t i c in f o r m a t i o n ( b u t o t h e r w i s e

o b e y F o d o r ' s c r i t e r i a ) . T h e y s e r v e a s i n t e r m e d i a r i e s b e t w e e n l i n g u i s t i c a n d g e n e r a l

k n o w l e d g e ( s im i l a r to t h e c l a i m s o f T a n e n h a u s a n d C a r l s o n 1 98 9).T h e c o m m e n t a r y c h a p t e r b y J a n e t D e a n F o d o r a n a l y z e s a n d e x t e n d s t h e p r o p o s a ls

o f T a n e n h a u s e t a l. a n d F r a z i e r i n t e r m s o f t h e b r o a d i s s u e s t h a t o r g a n i z e r e c e n t p a r s i n g

r e s ea r c h , i n c l u d i n g s i n g l e v e r s u s p a r a l l e l a n a l y s i s a n d t h e r o l e o f s e m a n t i c i n fl u e n c e s.

T h e c l a im s p u t f o r w a r d i n t h e s e c h a p t e r s a r e n o t s p e c if ic to s p o k e n l a n g u a g e p r o -

c e ss in g . R e s e a r c h e r s t o d a y a s s u m e t h a t m o s t p a r s i n g p r o c e s s e s o p e r a t e o n b o t h s p o k e n

a n d w r i t t e n i n p u t , a n d i n f a c t p a r s i n g e x p e r i m e n t s ty p i c a l l y u s e o n l y w r i t t e n s t im u l i

( b e c a u s e c o n t r o l l e d p r e s e n t a t i o n i s e a s i e r t o m a i n t a i n ) . H o w e v e r , s p o k e n l a n g u a g e

d o e s u n i q u e l y g i v e r i s e t o q u e s t i o n s c o n c e r n i n g t h e r o l e o f i n t o n a t i o n a l i n f o r m a t i o n

in pa r s ing .

3 . I n t o n a t i o n

I n r e c en t y e ar s t h e d o m i n a n t l in g u is ti c a p p r o a c h t o e x p l a in i n g i n t o n a ti o n p h e n o m -

e na ha s be e n tha t r e p r e se n t e d by S e lk i r k ( 1984 ) , w ho pos i t s d i s t i nc t l e ve l s o f i n to -n a t i o n a l s t r u c t u r e , s y n ta c t ic s t ru c t u r e , a n d i n f o r m a t i o n s t r u c t u r e ( c o n c e r n e d w i t h f o -

c u s / p r e s u p p o s i t i o n ) . ( Se e a l so I n k e l a s a n d Z e c 1 99 0.) M a r k S t e e d m a n ' s c h a p t e r a r g u e s

t h a t t h e a l t e r n a t iv e a p p r o a c h o f c o m b i n a t o r y c a t e g o ri a l g r a m m a r ( S t e e d m a n 1 9 8 9) a l-l o w s t h e s e t h r e e le v e ls t o b e c o l l a p s e d i n t o o n e . T h is t h e n o p e n s u p t h e p o s s i b il it y o f a

s e n t e n c e c o m p r e h e n s i o n s y s t e m t h a t u s e s s y n t ac t ic , i n t o n a t io n a l , a n d s e m a n t i c i n f o r-m a t i o n s i m u l t a n e o u s l y a n d e ff ic ie n tl y i n t h e w o r d - b y - w o r d p r o c e s s in g o f t h e i n c o m i n g

s e n t en c e ( s ee al so A l t m a n n a n d S t e e d m a n 1 98 8). A r a v i n d J o sh i 's c o m m e n t a r y c h a p -

t e r ar g u e s t h a t t r e e -a d j o in i n g g r a m m a r s c a n b e d e v e l o p e d t h a t a r e w e a k l y e q u i v a l e n tt o c o m b i n a t o r y c a t e g o r i a l g r a m m a r s a n d t h a t a l s o m a i n t a i n a c l o s e r e l a t i o n b e t w e e n

s y n t a c ti c a n d i n t o n a t i o n a l s t r u c t u r e ( a l th o u g h n o t t h e i d e n t i t y r e la t i o n a s p r o p o s e d b yS t e e d m a n ) .

F in a ll y, t h e c h a p t e r b y M i t ch e l l M a r c u s a n d D o n a l d H i n d l e o f f e r s a p a r s e r - b a s e da c c o u n t o f o b li g a to r y i n to n a t i o n b o u n d a r i e s ( th o s e b o u n d a r i e s w h o s e a b s e n ce w o u l d

r e n d e r t h e s t r in g u n g r a m m a t i c a l o r w o u l d r e q u i r e th a t a d i f f e r e n t s y n t a c t ic st r u c t u r e

b e a s s i g n e d t o it). M a r c u s a n d H i n d l e a s s u m e , fo l l o w i n g w o r k s u c h a s t h a t o f T a n e n -ha us a nd h i s c o l l e a gue s , t ha t t he syn ta c t i c pa r se r a c t i ve ly a s s igns a ve r b - spe c i f i e d

t h e m a t i c ro l e t o e a c h c o n s t i t u e n t a s i t i s id e n t i fi e d . H o w e v e r , t h e y f u r t h e r a s s u m e t h a t

a n i n t o n at i o n b o u n d a r y t e r m i n a t e s t h e m a t i c a s s i g n m e n t f o r a p a r ti c u l ar v e r b . M a r c u sa n d H i n d l e a r g u e , w i t h i n t h e d e t e rm i n i s t ic p a r s i n g f r a m e w o r k o f d e s c r ip t i o n t h e o r y( M a r c u s 1 9 8 7 ), t h a t o b l i g a t o r y b o u n d a r i e s o c c u r a t al l a n d o n l y t h e p o i n t s t h a t a r e

n e c e s s a r y t o p r e v e n t m i s a s s i g n m e n t o f t h e m a t i c r ol es . ( Se e r e l a t e d e x p e r i m e n t a l w o r kby Ca r r o l l a nd S low ia c z e k 1987 . )

4 . C o n c l u s i o n

T h i s v o l u m e p r o v i d e s c o m p l e t e s t a te - o f -t h e - a rt c o v e r a g e ( as o f 1 9 9 0) o f r e s e a r c h in

a u d i t o r y w o r d i d e n ti f ic a t io n , i n c l u d i n g s p ec i fi c m e t h o d o l o g i e s a n d d a t a . I ts c o v e r a g eo f p a r s i n g a n d i n t o n a t i o n r e s e a r c h i s n o t a s b r o a d o r d e t a i l e d , b u t t h e c h a p t e r s d ot o u c h u p o n a ll t h e c h i ef i s s u e s a n d p r e s e n t i m p o r t a n t i d e a s t h a t w i l l b e i n f l u e n t ia l i nf u t u r e w o r k .

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Co m puta t iona l L ingu i s ti c s Vo lume 18, Nu m ber 1

A l t h o u g h t h e v o l u m e i s p r i m a r i l y a c o n t r i b u t i o n t o t h e p r o f e s s i o n a l p s y c h o l i n -

g u i s ti c s li t er a t u r e, m o s t o f it i s a c c es s ib l e t o a n y m o t i v a t e d r e a d e r w h o i s g e n e r a l l y

a c q u a i n t e d w i t h t h e i s s ue s u n d e r l y i n g r e c e n t i nv e st ig a ti to n o f s p e e c h a n d l a n g u a g e p r o -

c e s s i n g . M a n y o f t h e c h a p t e r s a r e a d m i r a b l e f o r t h e i r c a r e f u l o r g a n i z a t i o n o f c o m p l e x

m a t e r ia l . T h e e d i t o r ' s i n t r o d u c t i o n i s a n a c c u r a t e a n d u s e f u l o v e r v i e w o f t h e v o l u m e ,

a l t h o u g h i t p r o v i d e s n o t s o m u c h a n o r i e n t a t io n o r g r o u n d i n g a s a h i g h - le v e l s u m m a r yt h a t m a k e s s e n s e o n l y af te r t h e c h a p t e rs h a v e b e e n s k i m m e d f o r t h e ir m a i n p o i n ts .

A s t h i s v o l u m e d e m o n s t r a t e s , p s y c h o l i n g u i s t i c s h a s g r o w n e n o r m o u s l y i n b o t h

r a n g e a n d s o p h i s t i c a t i o n s i n ce t h e d a y s o f F o d o r , B e v e r, a n d G a r r e t t ( 19 74 ). N o t o n l y

h a v e n e w e m p i r i c a l m e t h o d s b e e n d e v e l o p e d , b u t c o n s i d e r a b l e c o n s e n s u s h a s b e e n

a t t a i n e d o n t h e c o n c e p t u a l f r a m e w o r k s w i t h i n w h i c h s p e c i f i c t h e o r e t i c a l c l a i m s a r e

f o r m u l a t e d a n d t e st e d . (N o n e t h e le s s , o n e b r o a d c o n c e p t u a l is s u e t o u c h e d u p o n i n th i s

v o l u m e f o r w h i c h t h e re i s n o t y e t c o n s e n s u s i s w h e t h e r c o n n e c t i o n is t re p r e s e n t a t io n s

c a n a d e q u a t e l y c a p t u r e t h e l i n g u is t ic k n o w l e d g e t h a t h a s t r a d i t i o n a l l y b e e n e x p r e s s e d

i n t h e f o r m o f e x p li c it s y m b o l i c r ul e s. ) F u r t h e r , t h e r e h a s b e e n a s i g n i f i c a n t c o n v e r -

g e n c e o n p a r t i c u l a r c l as s e s o f p r o c e s s i n g m o d e l s . T h e o u t l o o k f o r a c o g n i t i v e t h e o r yo f l a n g u a g e h a s n e v e r b e e n b r ig h t er .

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B o o k R e v i e w s

Howard S. Kurtzman r e c e i v e d h i s P h .D . i n c o g n i t i v e p s y c h o l o g y f r o m M I T a n d h a s t a u g h t a t C o r -

n e l l U n i v e r s it y . H e i s n o w a t t h e N a t i o n a l I n s t i t u t e o f M e n t a l H e a l t h ( B as ic B r a i n a n d B e h a v i o r a l

S c i e n c e s D i v i s i o n ) , 5 6 00 F i s h e r s L a n e , R o c k v i l l e , M D 2 0 85 7 ; e - m a i h h s k x @ v a x 5 . c i t . c o r n e l l . e d u

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Documents

Cognitive M o d e l s of Speech Processing.pdf