Informações sobre Filmes de Cinema em Cartaz em Linguagem Natural Relatório Final

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1 Mestrado Integrado em Engenharia Informática e Computação Inteligência Artificial 3 o Ano Informações sobre Filmes de Cinema em Cartaz em Linguagem Natural Relatório Final Autores: Carlos Tiago da Rocha Babo Felipe de Souza Schmitt Hélder Alexandre dos Santos Moreira de Maio de 2011

2 Conteúdo Introdução e Objectivo 2 Descrição 3 Funcionalidades Estrutura do programa Esquemas de Representação de Conhecimento Análise da obtenção de resposta Ambiente de desenvolvimento Avaliação do programa Conclusões 8 Recursos 9 Anexo 10 Lista de frases à qual o programa se encontra preparado para responder Manual de utilização Exemplo de utilização

3 Introdução e Objectivo Este relatório visa descrever o projecto realizado no âmbito da unidade curricular de Inteligência Articial do 3 o ano do Mestrado Integrado em Engenharia Informática e Computação. O objectivo deste projecto passou por implementar um programa que permitisse obter informações relativamente a lmes em cartaz nos cinemas da cidade do Porto, utilizando a metodologia de representação do conhecimento, Linguagem Natural. Para tal, o programa devia aceitar frases interrogativas e armativas, escritas em português, realizando a sua análise sintáctica e semântica utilizando DCGs e devolver uma resposta ao utilizador. Neste relatório descrevemos as funcionalidades do programa, a sua estrutura, os esquemas de representação de conhecimento, o seu ambiente de desenvolvimento e também a respectiva avaliação do programa. Por m, são expostas as conclusões retiradas após a execução deste projecto. 2

4 Descrição Funcionalidades O programa é capaz, através de uma interface gráca, responder a frases interrogativas e armativas realizadas pelo utilizador sobre os lmes em cartaz da cidade do porto. Para além de frases simples (armativas ou interrogativas), o utilizador pode encadear frases, através da manutenção do contexto, utilizando a palavra "e"no início da pergunta seguinte, ou até mesmo pedir duas informações distintas na mesma frase, novamente com recurso à palavra "e". Através da nossa base de factos o programa está preparado para responder a uma vasta lista de perguntas, e que se encontra no anexo do documento. De forma resumida, é possível obter informações relativas a: lmes em exibição, horários, actores, realizadores, idades recomendadas e informações de cinemas. Estrutura do programa si. O programa é constituído por três módulos distintos, que interagem entre No módulo central está implementado o interpretador de linguagem natural utilizando Prolog. Este módulo consulta o módulo que contém a base de conhecimento, na qual estão representados os dados. A um nível superior encontra-se o módulo da interface gráca, que interage apenas com o módulo central, colocando questões e processando as respostas para uma melhor visualização por parte do utilizador. 3

5 Esquemas de Representação de Conhecimento Para a representação das regras gramaticais recorremos às DCGs (Denite Clause Grammars), que permitem expressar gramáticas de Linguagem Natural. Para além disso, as DCGs representam um tipo especíco de expressões no Prolog, facilitando o seu uso. Podemos considerar que as regras impostas representam um conjunto de axiomas que permitem validar uma frase, e pelo facto de que o parsing da expressão é feito com recurso a árvores de representação, podem ser denidos teoremas que advêm dos axiomas. Exemplo para a pergunta "Qual a duração do Inception?": f r a s e (Ac, filme, Filme ) > sintagma_interrogativo (Ac,_, At ), sintagma_nominal (_, At, Filme ), pi. sintagma_interrogativo (C,N, L) > pronomeinterrogativoql (N), determinante (N,G), nome(n,g,c, L ). sintagma_nominal (N, At, Ac) > contraccao (N,G, At ), nome(n,g, At, Ac ). nome( s, f, duração, atributo) >[duração ]. pronomeinterrogativoql ( s ) >[qual ]. determinante ( s, f ) >[a ]. contraccao ( s,m, atributo ) >[do ]. nome( s,m, atributo, Filme) >[Filme ]. pi >[?]. A estrutura da árvore resultante da análise da frase será: 4

6 Como é possível vericar, as folhas representam os símbolos terminais, em que a palavra é consumida. Os nós intermédios determinam a divisão da frase nos seus vários componentes, que ajudam a análise das funções sintáctica e posterior procura da resposta. Deste modo, a escolhas das DCGs pareceu-nos óbvia, não só por ter sido abordada durante as aulas teóricas e práticas para a resolução de problemas relacionados com Linguagem Natural, mas também porque constitui uma forma simples, e poderosa, de representação de gramáticas lógicas restritas às cláusulas denidas. Em relação à representação da base de dados, e dado que a linguagem de implementação do programa foi o Prolog, recorremos aos factos para representar as informações relativas aos lmes em cartaz nos cinemas da cidade do Porto. f i l m e ( ' inception ' ). actorfilme ( ' inception ', ' leonardo dicaprio ' ). duracao ( ' inception ', 200). cinema ( ' dolcevita ' ). e x i b i c a o ( ' inception ', ' dolcevita ' ). s e s s o e s ( ' inception ', ' dolcevita ', 2 1 : 0 0 ). Análise da obtenção de resposta Para inquirir a base de dados, é criado um predicado, de acordo com o tipo de frase, que consulta o cheiro e procura uma resposta.... Pred =.. [ Ac, Obj, At, Result ], Pred. Desta forma, a inclusão de novos atributos para questionar é facilitada. Como exemplo, e se pretendermos adicionar um atributo questionável Y sobre um lme, será necessário adicionar ao dicionário de palavras esse atributo, criar o predicado e adicionar factos à base de dados: Y( filme, F, Resposta ): Y(F, Resposta ). Quando é necessário procurar mais do que uma resposta, é usado o predicado ndall. e x i b i ç ã o ( cinemas, F, 'O filme ' F ' está em e x i b i ç ã o nos cinemas ' : L): f i n d a l l (C, e x i b i c a o (C,F),L ),!. 5

7 Neste caso queríamos saber em que cinemas o lme F está em exibição. Por isso, procuramos todos os cinemas C que têm o lme F em exibição e criamos a lista L de resultados. Por m, e para guardar o contexto da pergunta anterior, é criado um facto, quando a pergunta não necessita do contexto anterior, com informação relativa ao lme, ou cinema em questão (apagando os dados anteriormente guardados). Casa surjam os dos elementos da frase, dá-se prioridade ao lme. Assim, inicialmente declaramos os dois factos onde ser guarda a informação. : dynamic filmeg / 1. : dynamic cinemag / 1. Depois da análise da pergunta, é vericado se o atributo em questão é um lme, ou um cinema, e guardado o seu conteúdo. a s s e r t ( cinemag ( Obj ) ). a s s e r t ( filmeg ( Obj ) ). Quando a frase começa com a palavra "e", verica-se a existência de dados guardados, e caso existam, analisa-se se a pergunta tem alguma ligação com esses dados. Em caso armativo, dá-se o processo habitual de resposta. Ambiente de desenvolvimento O trabalho foi realizado utilizando as linguagens de programação Prolog e Java, e com a ajuda dos seguintes IDEs: SICStus e NetBeans, respectivamente. Em relação à interface, foi utilizada a biblioteca Swing, que permite programar interfaces em Java. De referir que o programa foi desenvolvido e testado em ambiente Windows. Avaliação do programa Para avaliar o desempenho do programa, utilizamos uma base de dados para testes, com a estrutura descrita na secção correspondente, e inquirimos o programa com as questões que se encontram em anexo. Com base nesses testes concluímos que o programa responde correctamente a todas estas questões. É possível vericar que em várias questões pode ser omitido o verbo ser (algo que fazemos naturalmente em conversa corrente), dando assim uma maior liberdade ao utilizador para colocar a questão. 6

8 Quais as s e s s õ e s no cinema X depois das 14:00? Quais são as s e s s õ e s no cinema X depois das 14:00? O programa consegue também interpretar as questões mesmo que o nome "lme"ou "cinema"seja omitido antes do nome em questão. Isto é, é obtida uma resposta adequada caso a pergunta seja formulada de qualquer uma das seguintes formas: Quais são as s e s s õ e s do f i l m e X? Quais são as s e s s õ e s do X? Garantimos desta forma que o programa abrange o maior número de variações para que o utilizador possa colocar uma questão da mesma forma que a colocaria a um receptor humano. Foram também testadas as questões com a partícula de ligação "e", sendo possível colocar duas quaisquer questões, relacionadas ou não, num mesmo input, ou ainda após a resposta a uma questão colocar uma segunda, tendo em conta o contexto da primeira. Quais são os géneros do f i l m e X? E quais são os a c t o r e s? Os outputs registados para cada uma destas questões depende, obviamente, da base de conhecimento fornecida e portanto não iremos especicar o output a cada uma das perguntas, por questões de simplicidade. 7

9 Conclusões Este trabalho foi, sem dúvida, bastante enriquecedor, dado que nos permitiu explorar uma nova área da linguagem Prolog e perceber o funcionamento de um interpretador de linguagem natural, assim como a sua representação com recurso a DCGs. Em termos de melhoramentos achamos que com mais tempo para o desenvolvimento poderíamos alargar ainda mais o leque de perguntas a que o programa responde através da inclusão de novos verbos e palavras no nosso dicionário. Isto permitiria ainda uma maior exibilidade ao utilizador na escolha da questão a colocar. Outro melhoramento que foi ponderado, mas entretanto cancelado, devida à falta de tempo, foi a construção de uma base de conhecimento em tempo real, que traria uma maior utilidade prática ao programa. 8

10 Recursos Slides da cadeira sobre Linguagem Natural; Prolog and Natural-Language Analysis Digital Edition, Fernando C. N. Pereira and Stuart M. Shieber; liberti/public/computing/prog/prolog/prologtutorial.html, consultado em 28/05/

11 Anexo Lista de frases à qual o programa se encontra preparado para responder O f i l m e X está em e x i b i ç ã o no X? O f i l m e X está em cartaz no X? O X está em e x i b i ç ã o no X? O X está em cartaz no X? O X a c e i t a r e s e r v a s? O cinema X a c e i t a r e s e r v a s? O X a c e i t a r e s e r v a s? O f i l m e X está no X? O X está no X? O f i l m e X está em e x i b i ç ã o no X. O X está em e x i b i ç ã o no X. O f i l m e X está em cartaz no X. O X está em cartaz no X. O X a c e i t a r e s e r v a s. O cinema X a c e i t a r e s e r v a s. O X a c e i t a r e s e r v a s. O f i l m e X está no X. O X está no X. Em que cinemas está em e x i b i ç ã o o f i l m e X? Em que cinemas está em cartaz o f i l m e X? Em que cinemas está o f i l m e X? Qual a duração do f i l m e X? Qual a idade recomendada do f i l m e X? Qual o r e a l i z a d o r do f i l m e X? Quais os a c t o r e s do f i l m e X? Quais os géneros do f i l m e X? Quais as s e s s õ e s do f i l m e X? 10

12 Quais as s e s s õ e s do f i l m e X no cinema X? Quais os f i l m e s r e a l i z a d o s pelo r e a l i z a d o r X? Qual o número do X? Qual é o número do X? Qual o número do cinema X? Qual é o número do cinema X? Qual a duração do f i l m e X? Qual a duração do X? Qual é a idade recomendada do f i l m e X? Qual é a idade recomendada do X? Qual é o r e a l i z a d o r do f i l m e X? Quais são os a c t o r e s do f i l m e X? Quais são os géneros do f i l m e X? Quais são as s e s s õ e s do f i l m e X? Qual é o r e a l i z a d o r do X? Quais são os a c t o r e s do X? Quais são os géneros do X? Quais são as s e s s õ e s do X? Qual o r e a l i z a d o r do X? Quais os a c t o r e s do X? Quais os géneros do X? Quais as s e s s õ e s do X? Quais são as s e s s õ e s do f i l m e X no X? Quais são as s e s s õ e s do X no cinema X? Quais são as s e s s õ e s do X no X? Quais são as s e s s õ e s do f i l m e X no cinema X? Quais as s e s s õ e s do f i l m e X no X? Quais as s e s s õ e s do X no cinema X? Quais as s e s s õ e s do X no X? Quais as s e s s õ e s do f i l m e X no cinema X? Quais são os f i l m e s r e a l i z a d o s pelo r e a l i z a d o r X? Qual é o número de t e l e f o n e do cinema X? Qual é o número de t e l e f o n e do X? Que f i l m e s há recomendados para c r i a n ç a s de X anos? Que f i l m e s há recomendados para a d o l e s c e n t e s de X anos? Que f i l m e s há recomendados para adultos? Quais as s e s s õ e s do f i l m e X antes das HH:MM? Quais as s e s s õ e s do f i l m e X depois das HH:MM? Quais as s e s s õ e s do X antes das HH:MM? Quais as s e s s õ e s do X depois das HH:MM? Quais as s e s s õ e s no X depois das HH:MM? Quais as s e s s õ e s no X antes das HH:MM? Quais as s e s s õ e s no cinema X depois das HH:MM? Quais as s e s s õ e s no cinema X antes das HH:MM? 11

13 Quais são as s e s s õ e s do f i l m e X antes das HH:MM? Quais são as s e s s õ e s do f i l m e X depois das HH:MM? Quais são as s e s s õ e s do X antes das HH:MM? Quais são as s e s s õ e s do X depois das HH:MM? Quais são as s e s s õ e s no X depois das HH:MM? Quais são as s e s s õ e s no X antes das HH:MM? Quais são as s e s s õ e s no cinema X depois das HH:MM? Quais são as s e s s õ e s no cinema X antes das HH:MM? Em que f i l m e s p a r t i c i p a o actor X? Quantos são os f i l m e s r e a l i z a d o s pelo r e a l i z a d o r X? Quantos são os f i l m e s r e a l i z a d o s pelo X? Quantos são os f i l m e s protagonizados pelo actor X? Quantos são os f i l m e s protagonizados pelo X? Quantos são os f i l m e s e x i b i d o s pelo X? Quantos são os f i l m e s e x i b i d o s pelo cinema X? Quais são os f i l m e s e x i b i d o s pelo cinema X? Quais os f i l m e s do cinema X? Quais os f i l m e s do X? Que f i l m e s estão no X? Que f i l m e s estão no cinema X? Nota: a variável X representa um dado da base de dados. Para além disso, a sua inclusão múltipla na mesma frase, não signica que representa o mesmo atributo. 12

14 Manual de utilização Para utilizar o programa deve, primeiramente, iniciar o servidor que irá dar resposta às questões colocadas. Para isso deve iniciar o SICStus, consultar o cheiro cinema.pl e de seguida iniciar o servidor recorrendo ao predicado: s e r v e r. A interface gráca deve ser iniciada de seguida recorrendo ao cheiro MovieAdvisor.jar. A conexão é estabelecida automaticamente e está neste momento pronto para colocar as suas questões ao programa. Deve ter em conta alguns pontos ao utilizar o programa: Em qualquer momento pode aceder à última questão colocada, através da tecla "cima". Ao colocar questões relativas à idade dos lmes, deve considerar que uma criança tem idade menor que 12 anos, um adolescente entre 13 e 18 e um adulto idade superior a 18 anos. As frases devem ser escritas em Português (sem considerar o novo acordo ortográco). Uma frase interrogativa deve ser terminada com um ponto de interrogação, assim como uma frase passiva de resposta boleana pode ser terminada quer com um ponto, quer com um ponto de interrogação. Ao inserir nomes que possuam mais de uma palavra, estes devem ser rodeados por plicas ( ' ): Em que f i l m e s p a r t i c i p a o actor ' di caprio '? Para colocar duas perguntas no mesmo input deve ser omitido o ponto de interrogação da primeira frase, fazendo a ligação entre as duas frases com a partícula "e". Exemplo de utilização Tal como descrito ao longo do relatório, o programa aceita, para além das questões na lista apresentada, a ligação de frases com a partícula "e", quer no mesmo input ou em inputs diferentes, relacionando o contexto das mesmas. No printscreen seguinte podemos ver este tipo de questão, assim como a resposta a uma questão única de estrutura simples. 13

15 14

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