Added assignmemnt 6
authorChris Barker <barker@kappa.linguistics.fas.nyu.edu>
Mon, 1 Nov 2010 19:14:53 +0000 (15:14 -0400)
committerChris Barker <barker@kappa.linguistics.fas.nyu.edu>
Mon, 1 Nov 2010 19:14:53 +0000 (15:14 -0400)
1  2 
intensionality_monad.mdwn

@@@ -1,60 -1,59 +1,58 @@@
- The intensionality monad
- ------------------------
 -The "intensionality" monad
 ---------------------------
 -
+ Now we'll look at using monads to do intensional function application.
+ This really is just another application of the reader monad, not a new monad.
+ In Shan (2001) [Monads for natural
+ language semantics](http://arxiv.org/abs/cs/0205026v1), Ken shows that
+ making expressions sensitive to the world of evaluation is conceptually
+ the same thing as making use of the reader monad.
+ This technique was beautifully re-invented
+ by Ben-Avi and Winter (2007) in their paper [A modular
+ approach to
++>>>>>>> f879a647e289a67b992caaafd497910259a81040
+ intensionality](http://parles.upf.es/glif/pub/sub11/individual/bena_wint.pdf),
+ though without explicitly using monads.
+ All of the code in the discussion below can be found here: [[intensionality-monad.ml]].
+ To run it, download the file, start OCaml, and say 
  
- In the meantime, we'll look at several linguistic applications for
- monads, based on what's called the *reader monad*, starting with
- intensional function application.  
+       # #use "intensionality-monad.ml";;
+ Note the extra `#` attached to the directive `use`.
  
 -Here's the idea: since people can have different attitudes towards
 -different propositions that happen to have the same truth value, we
 -can't have sentences denoting simple truth values.  If we did, then if John
 -believed that the earth was round, it would force him to believe
 -Fermat's last theorem holds, since both propositions are equally true.
 -The traditional solution is to allow sentences to denote a function
 -from worlds to truth values, what Montague called an intension.  
 -So if `s` is the type of possible worlds, we have the following
 -situation:
 +First, the familiar linguistic problem:
 +
 +                 Bill left.  
 +         Cam left.
 +         Ann believes [Bill left].
 +         Ann believes [Cam left].
 +
 +We want an analysis on which all four of these sentences can be true
 +simultaneously.  If sentences denoted simple truth values or booleans,
 +we have a problem: if the sentences *Bill left* and *Cam left* are
 +both true, they denote the same object, and Ann's beliefs can't
 +distinguish between them.
 +
- In Shan (2001) [Monads for natural language
- semantics](http://arxiv.org/abs/cs/0205026v1), Ken shows that making
- expressions sensitive to the world of evaluation is conceptually the
- same thing as making use of a *reader monad*.  This technique was
- beautifully re-invented by Ben-Avi and Winter (2007) in their paper [A
- modular approach to
- intensionality](http://parles.upf.es/glif/pub/sub11/individual/bena_wint.pdf),
- though without explicitly using monads.
- All of the code in the discussion below can be found here: [[intensionality-monad.ml]].
- To run it, download the file, start OCaml, and say 
-       # #use "intensionality-monad.ml";;
- Note the extra `#` attached to the directive `use`.
 +The traditional solution to the problem sketched above is to allow
 +sentences to denote a function from worlds to truth values, what
 +Montague called an intension.  So if `s` is the type of possible
 +worlds, we have the following situation:
  
  
  <pre>
 -Extensional types                 Intensional types       Examples
 +Extensional types              Intensional types       Examples
  -------------------------------------------------------------------
  
 -S         s->t                    s->t                    John left
 -DP        s->e                    s->e                    John
 -VP        s->e->t                 s->(s->e)->t            left
 -Vt        s->e->e->t              s->(s->e)->(s->e)->t    saw
 -Vs        s->t->e->t              s->(s->t)->(s->e)->t    thought
 +S         t                    s->t                    John left
 +DP        e                    s->e                    John
 +VP        e->t                 (s->e)->s->t            left
 +Vt        e->e->t              (s->e)->(s->e)->s->t    saw
 +Vs        t->e->t              (s->t)->(s->e)->s->t    thought
  </pre>
  
  This system is modeled on the way Montague arranged his grammar.
  There are significant simplifications: for instance, determiner
  phrases are thought of as corresponding to individuals rather than to
 -generalized quantifiers.  If you're curious about the initial `s`'s
 -in the extensional types, they're there because the behavior of these
 -expressions depends on which world they're evaluated at.  If you are
 -in a situation in which you can hold the evaluation world constant,
 -you can further simplify the extensional types.  Usually, the
 -dependence of the extension of an expression on the evaluation world
 -is hidden in a superscript, or built into the lexical interpretation
 -function.
 +generalized quantifiers.  
  
  The main difference between the intensional types and the extensional
  types is that in the intensional types, the arguments are functions
@@@ -62,22 -61,15 +60,22 @@@ from worlds to extensions: intransitiv
  take intensional concepts as arguments (type s->e) rather than plain
  individuals (type e), and attitude verbs like "think" now take
  propositions (type s->t) rather than truth values (type t).
 +In addition, the result of each predicate is an intension.
 +This expresses the fact that the set of people who left in one world
 +may be different than the set of people who left in a different world.
 +Normally, the dependence of the extension of a predicate to the world
 +of evaluation is hidden inside of an evaluation coordinate, or built
 +into the the lexical meaning function, but we've made it explicit here
 +in the way that the intensionality monad makes most natural.
  
  The intenstional types are more complicated than the intensional
 -types.  Wouldn't it be nice to keep the complicated types to just
 -those attitude verbs that need to worry about intensions, and keep the
 -rest of the grammar as extensional as possible?  This desire is
 -parallel to our earlier desire to limit the concern about division by
 -zero to the division function, and let the other functions, like
 -addition or multiplication, ignore division-by-zero problems as much
 -as possible.
 +types.  Wouldn't it be nice to make the complicated types available
 +for those expressions like attitude verbs that need to worry about
 +intensions, and keep the rest of the grammar as extensional as
 +possible?  This desire is parallel to our earlier desire to limit the
 +concern about division by zero to the division function, and let the
 +other functions, like addition or multiplication, ignore
 +division-by-zero problems as much as possible.
  
  So here's what we do:
  
@@@ -91,114 -83,144 +89,114 @@@ Characters (characters in the computati
  `'a'` and `'b'`, not Kaplanian characters) will model individuals, and
  OCaml booleans will serve for truth values.
  
 -      type 'a intension = s -> 'a;;
 -      let unit x (w:s) = x;;
 -
 -      let ann = unit 'a';;
 -      let bill = unit 'b';;
 -      let cam = unit 'c';;
 -
 -In our monad, the intension of an extensional type `'a` is `s -> 'a`,
 -a function from worlds to extensions.  Our unit will be the constant
 -function (an instance of the K combinator) that returns the same
 -individual at each world.
 -
 -Then `ann = unit 'a'` is a rigid designator: a constant function from
 -worlds to individuals that returns `'a'` no matter which world is used
 -as an argument.
 -
 -Let's test compliance with the left identity law:
 -
 -      # let bind u f (w:s) = f (u w) w;;
 -      val bind : (s -> 'a) -> ('a -> s -> 'b) -> s -> 'b = <fun>
 -      # bind (unit 'a') unit 1;;
 -      - : char = 'a'
 +<pre>
 +let ann = 'a';;
 +let bill = 'b';;
 +let cam = 'c';;
  
 -We'll assume that this and the other laws always hold.
 +let left1 (x:e) = true;; 
 +let saw1 (x:e) (y:e) = y < x;; 
  
 -We now build up some extensional meanings:
 +left1 ann;;
 +saw1 bill ann;; (* true *)
 +saw1 ann bill;; (* false *)
 +</pre>
  
 -      let left w x = match (w,x) with (2,'c') -> false | _ -> true;;
 +So here's our extensional system: everyone left, including Ann;
 +and Ann saw Bill, but Bill didn't see Ann.  (Note that Ocaml word
 +order is VOS, verb-object-subject.)
  
 -This function says that everyone always left, except for Cam in world
 -2 (i.e., `left 2 'c' == false`).
 +Now we add intensions.  Because different people leave in different
 +worlds, the meaning of *leave* must depend on the world in which it is
 +being evaluated:
  
 -Then the way to evaluate an extensional sentence is to determine the
 -extension of the verb phrase, and then apply that extension to the
 -extension of the subject:
 +    let left (x:e) (w:s) = match (x, w) with ('c', 2) -> false | _ -> true;;
  
 -      let extapp fn arg w = fn w (arg w);;
 +This new definition says that everyone always left, except that 
 +in world 2, Cam didn't leave.
  
 -      extapp left ann 1;;
 -      # - : bool = true
 +    let saw x y w = (w < 2) && (y < x);;
 +    saw bill ann 1;; (* true: Ann saw Bill in world 1 *)
 +    saw bill ann 2;; (* false: no one saw anyone in world 2 *)
  
 -      extapp left cam 2;;
 -      # - : bool = false
 +Along similar lines, this general version of *see* coincides with the
 +`saw1` function we defined above for world 1; in world 2, no one saw anyone.
  
 -`extapp` stands for "extensional function application".
 -So Ann left in world 1, but Cam didn't leave in world 2.
 +Just to keep things straight, let's get the facts of the world set:
  
 -A transitive predicate:
 +<pre>
 +     World 1: Everyone left.
 +              Ann saw Bill, Ann saw Cam, Bill saw Cam, no one else saw anyone.              
 +     World 2: Ann left, Bill left, Cam didn't leave.
 +              No one saw anyone.
 +</pre>
  
 -      let saw w x y = (w < 2) && (y < x);;
 -      extapp (extapp saw bill) ann 1;; (* true *)
 -      extapp (extapp saw bill) ann 2;; (* false *)
 +Now we are ready for the intensionality monad:
  
 -In world 1, Ann saw Bill and Cam, and Bill saw Cam.  No one saw anyone
 -in world two.
 +<pre>
 +type 'a intension = s -> 'a;;
 +let unit x (w:s) = x;;
 +let bind m f (w:s) = f (m w) w;;
 +</pre>
  
 -Good.  Now for intensions:
 +Then the individual concept `unit ann` is a rigid designator: a
 +constant function from worlds to individuals that returns `'a'` no
 +matter which world is used as an argument.  This is a typical kind of
 +thing for a monad unit to do.
  
 -      let intapp fn arg w = fn w arg;;
 +Then combining a prediction like *left* which is extensional in its
 +subject argument with a monadic subject like `unit ann` is simply bind
 +in action:
  
 -The only difference between intensional application and extensional
 -application is that we don't feed the evaluation world to the argument.
 -(See Montague's rules of (intensional) functional application, T4 -- T10.)
 -In other words, instead of taking an extension as an argument,
 -Montague's predicates take a full-blown intension.  
 +    bind (unit ann) left 1;; (* true: Ann left in world 1 *)
 +    bind (unit cam) left 2;; (* false: Cam didn't leave in world 2 *)
  
 -But for so-called extensional predicates like "left" and "saw", 
 -the extra power is not used.  We'd like to define intensional versions
 -of these predicates that depend only on their extensional essence.
 -Just as we used bind to define a version of addition that interacted
 -with the option monad, we now use bind to intensionalize an
 -extensional verb:
 +As usual, bind takes a monad box containing Ann, extracts Ann, and
 +feeds her to the extensional *left*.  In linguistic terms, we take the
 +individual concept `unit ann`, apply it to the world of evaluation in
 +order to get hold of an individual (`'a'`), then feed that individual
 +to the extensional predicate *left*.
  
 -      let lift pred w arg = bind arg (fun x w -> pred w x) w;;
 +We can arrange for an extensional transitive verb to take intensional
 +arguments:
  
 -      intapp (lift left) ann 1;; (* true: Ann still left in world 1 *)
 -      intapp (lift left) cam 2;; (* false: Cam still didn't leave in world 2 *)
 +    let lift f u v = bind u (fun x -> bind v (fun y -> f x y));;
  
 -Because `bind` unwraps the intensionality of the argument, when the
 -lifted "left" receives an individual concept (e.g., `unit 'a'`) as
 -argument, it's the extension of the individual concept (i.e., `'a'`)
 -that gets fed to the basic extensional version of "left".  (For those
 -of you who know Montague's PTQ, this use of bind captures Montague's
 -third meaning postulate.)
 +This is the exact same lift predicate we defined in order to allow
 +addition in our division monad example.
  
 -Likewise for extensional transitive predicates like "saw":
 +<pre>
 +lift saw (unit bill) (unit ann) 1;;  (* true *)
 +lift saw (unit bill) (unit ann) 2;;  (* false *)
 +</pre>
  
 -      let lift2 pred w arg1 arg2 = 
 -        bind arg1 (fun x -> bind arg2 (fun y w -> pred w x y)) w;;
 -      intapp (intapp (lift2 saw) bill) ann 1;;  (* true: Ann saw Bill in world 1 *)
 -      intapp (intapp (lift2 saw) bill) ann 2;;  (* false: No one saw anyone in world 2 *)
 +Ann did see bill in world 1, but Ann didn't see Bill in world 2.
  
 -Crucially, an intensional predicate does not use `bind` to consume its
 -arguments.  Attitude verbs like "thought" are intensional with respect
 -to their sentential complement, but extensional with respect to their
 -subject (as Montague noticed, almost all verbs in English are
 -extensional with respect to their subject; a possible exception is "appear"):
 +Finally, we can define our intensional verb *thinks*.  *Think* is
 +intensional with respect to its sentential complement, but extensional
 +with respect to its subject.  (As Montague noticed, almost all verbs
 +in English are extensional with respect to their subject; a possible
 +exception is "appear".)
  
 -      let think (w:s) (p:s->t) (x:e) = 
 -        match (x, p 2) with ('a', false) -> false | _ -> p w;;
 +    let thinks (p:s->t) (x:e) (w:s) = 
 +      match (x, p 2) with ('a', false) -> false | _ -> p w;;
  
  Ann disbelieves any proposition that is false in world 2.  Apparently,
  she firmly believes we're in world 2.  Everyone else believes a
  proposition iff that proposition is true in the world of evaluation.
  
 -      intapp (lift (intapp think
 -                                               (intapp (lift left)
 -                                                               (unit 'b'))))
 -                 (unit 'a') 
 -      1;; (* true *)
 +    bind (unit ann) (thinks (bind (unit bill) left)) 1;;
  
  So in world 1, Ann thinks that Bill left (because in world 2, Bill did leave).
  
 -The `lift` is there because "think Bill left" is extensional wrt its
 -subject.  The important bit is that "think" takes the intension of
 -"Bill left" as its first argument.
 -
 -      intapp (lift (intapp think
 -                                               (intapp (lift left)
 -                                                               (unit 'c'))))
 -                 (unit 'a') 
 -      1;; (* false *)
 +    bind (unit ann) (thinks (bind (unit cam) left)) 1;;
  
  But even in world 1, Ann doesn't believe that Cam left (even though he
 -did: `intapp (lift left) cam 1 == true`).  Ann's thoughts are hung up
 -on what is happening in world 2, where Cam doesn't leave.
 +did: `bind (unit cam) left 1 == true`).  Ann's thoughts are hung up on
 +what is happening in world 2, where Cam doesn't leave.
  
  *Small project*: add intersective ("red") and non-intersective
   adjectives ("good") to the fragment.  The intersective adjectives
   will be extensional with respect to the nominal they combine with
   (using bind), and the non-intersective adjectives will take
   intensional arguments.
 -
 -Finally, note that within an intensional grammar, extensional funtion
 -application is essentially just bind:
 -
 -      # let swap f x y = f y x;;
 -      # bind cam (swap left) 2;;
 -      - : bool = false
 -
 -