自然语言和生物学序列之间的明显相似之处已导致最新的深层语言模型（LMS）在抗体和其他生物学序列分析中的应用激增。但是，缺乏对生物序列语言的严格语言形式化，这些语言将定义基本组成部分，例如词典（即语言的离散单元）和语法（即，将序列序列良好的规则，结构和结构和结构和结构和结构链接的规则链接在一起含义）导致了LMS的主要域无规定应用，这些应用未考虑研究的生物序列的基础结构。另一方面，语言形式化为LM应用建立了语言信息，因此适应域的组件。它将有助于更好地理解自然语言和生物序列之间的差异和相似性如何影响LMS的质量，这对于具有可解释的模型具有可解释的模型至关重要。解密抗体特异性规则对于加速有理和硅生物治疗药物设计至关重要。在这里，我们将抗体语言的特性形式化，因此不仅建立了语言工具在适应性免疫受体分析中应用的基础，而且还为免疫受体特异性的系统免疫语言学研究提供了基础。

基于神经网络的深层语言模型（LMS）越来越多地应用于大规模蛋白质序列数据以预测蛋白质功能。然而，作为黑框模型，当前的蛋白质LM方法并不促进对序列功能映射的基本理解，而阻碍了基于规则的生物治疗药物开发，因此目前的蛋白质LM方法不大。我们认为，从语言学中得出的指导是从自然语言数据中提取分析规则的领域，可以帮助构建学习相关领域特定规则的更容易解释的蛋白质LM。与自然语言LMS相比，蛋白质序列数据和语言序列数据之间的差异需要在蛋白质LMS中集成更多的域特异性知识。在这里，我们为培训数据，令牌化，令牌嵌入，序列嵌入和模型解释提供了基于语言学的路线图。将语言学与蛋白质LMS结合起来，可以发展下一代可解释的机器学习模型，并有可能发现序列功能关系基础的生物学机制。

自然语言处理（NLP）已成为当前人工智能繁荣中的主要应用领域之一。转移学习已经启用了大量深入学习的神经网络，接受了语言建模任务，以大大提高了所有语言任务的性能。有趣的是，当模型培训使用包含软件代码的数据培训时，它们在从自然语言规范中生成功能计算机代码时展示了显着的能力。我们认为这是一种难题，用于神经模型为生成词组结构语法提供了一种替代理论，以说明语言有效。由于编程语言的语法由短语结构语法决定，因此成功的神经模型显然是对编程语言的理论基础的理论基础，以及通过扩展，自然语言来实现。我们认为语言模型的术语模型是误导性的，因为深度学习模型不是语言的理论模型，并提出采用语料库模型，这更好地反映了模型的成因和内容。

自然语言处理的机器学习快速进步有可能改变有关人类学习语言的辩论。但是，当前人工学习者和人类的学习环境和偏见以削弱从学习模拟获得的证据的影响的方式分歧。例如，当今最有效的神经语言模型接受了典型儿童可用的语言数据量的大约一千倍。为了增加计算模型的可学习性结果的相关性，我们需要培训模型学习者，而没有比人类具有显着优势的学习者。如果合适的模型成功地获得了一些目标语言知识，则可以提供一个概念证明，即在假设的人类学习方案中可以学习目标。合理的模型学习者将使我们能够进行实验操作，以对学习环境中的变量进行因果推断，并严格测试史密斯风格的贫困声明，主张根据人类对人类的先天语言知识，基于有关可学习性的猜测。由于实用和道德的考虑因素，人类受试者将永远无法实现可比的实验，从而使模型学习者成为必不可少的资源。到目前为止，试图剥夺当前模型的不公平优势，为关键语法行为（例如可接受性判断）获得亚人类结果。但是，在我们可以合理地得出结论，语言学习需要比当前模型拥有更多的特定领域知识，我们必须首先以多模式刺激和多代理互动的形式探索非语言意见，以使学习者更有效地学习学习者来自有限的语言输入。

基于变压器的语言模型最近在许多自然语言任务中取得了显着的结果。但是，通常通过利用大量培训数据来实现排行榜的性能，并且很少通过将明确的语言知识编码为神经模型。这使许多人质疑语言学对现代自然语言处理的相关性。在本文中，我介绍了几个案例研究，以说明理论语言学和神经语言模型仍然相互关联。首先，语言模型通过提供一个客观的工具来测量语义距离，这对语言学家很有用，语义距离很难使用传统方法。另一方面，语言理论通过提供框架和数据源来探究我们的语言模型，以了解语言理解的特定方面，从而有助于语言建模研究。本论文贡献了三项研究，探讨了语言模型中语法 - 听觉界面的不同方面。在论文的第一部分中，我将语言模型应用于单词类灵活性的问题。我将Mbert作为语义距离测量的来源，我提供了有利于将单词类灵活性分析为方向过程的证据。在论文的第二部分中，我提出了一种方法来测量语言模型中间层的惊奇方法。我的实验表明，包含形态句法异常的句子触发了语言模型早期的惊喜，而不是语义和常识异常。最后，在论文的第三部分中，我适应了一些心理语言学研究，以表明语言模型包含了论证结构结构的知识。总而言之，我的论文在自然语言处理，语言理论和心理语言学之间建立了新的联系，以为语言模型的解释提供新的观点。

我们研究了现代神经语言模型容易受到结构启动的程度，这种现象使句子的结构在后续句子中更有可能使相同的结构更有可能。我们探索如何使用启动来研究这些模型学习抽象结构信息的潜力，这是需要自然语言理解技能的任务良好表现的先决条件。我们引入了一种新型的度量标准和释放Prime-LM，这是一个大型语料库，我们可以控制与启动强度相互作用的各种语言因素。我们发现，变压器模型确实显示了结构启动的证据，但他们所学到的概括在某种程度上是由语义信息调节的。我们的实验还表明，模型获得的表示不仅可以编码抽象的顺序结构，而且还涉及一定级别的层次句法信息。更普遍的是，我们的研究表明，启动范式是一种有用的，可用于洞悉语言模型能力的有用的，并为未来的基于底漆的调查打开了探测模型内部状态的未来大门。

最近围绕语言处理模型的复杂性的最新炒作使人们对机器获得了类似人类自然语言的指挥的乐观情绪。人工智能中自然语言理解的领域声称在这一领域取得了长足的进步，但是，在这方面和其他学科中使用“理解”的概念性清晰，使我们很难辨别我们实际上有多近的距离。目前的方法和剩余挑战的全面，跨学科的概述尚待进行。除了语言知识之外，这还需要考虑我们特定于物种的能力，以对，记忆，标签和传达我们（足够相似的）体现和位置经验。此外，测量实际约束需要严格分析当前模型的技术能力，以及对理论可能性和局限性的更深入的哲学反思。在本文中，我将所有这些观点（哲学，认知语言和技术）团结在一起，以揭开达到真实（人类般的）语言理解所涉及的挑战。通过解开当前方法固有的理论假设，我希望说明我们距离实现这一目标的实际程度，如果确实是目标。

内容的离散和连续表示（例如，语言或图像）具有有趣的属性，以便通过机器的理解或推理此内容来探索或推理。该职位论文提出了我们关于离散和持续陈述的作用及其在深度学习领域的作用的意见。目前的神经网络模型计算连续值数据。信息被压缩成密集，分布式嵌入式。通过Stark对比，人类在他们的语言中使用离散符号。此类符号代表了来自共享上下文信息的含义的世界的压缩版本。此外，人工推理涉及在认知水平处符号操纵，这促进了抽象的推理，知识和理解的构成，泛化和高效学习。通过这些见解的动机，在本文中，我们认为，结合离散和持续的陈述及其处理对于构建展示一般情报形式的系统至关重要。我们建议并讨论了几个途径，可以在包含离散元件来结合两种类型的陈述的优点来改进当前神经网络。

Targeted syntactic evaluations of language models ask whether models show stable preferences for syntactically acceptable content over minimal-pair unacceptable inputs. Most targeted syntactic evaluation datasets ask models to make these judgements with just a single context-free sentence as input. This does not match language models' training regime, in which input sentences are always highly contextualized by the surrounding corpus. This mismatch raises an important question: how robust are models' syntactic judgements in different contexts? In this paper, we investigate the stability of language models' performance on targeted syntactic evaluations as we vary properties of the input context: the length of the context, the types of syntactic phenomena it contains, and whether or not there are violations of grammaticality. We find that model judgements are generally robust when placed in randomly sampled linguistic contexts. However, they are substantially unstable for contexts containing syntactic structures matching those in the critical test content. Among all tested models (GPT-2 and five variants of OPT), we significantly improve models' judgements by providing contexts with matching syntactic structures, and conversely significantly worsen them using unacceptable contexts with matching but violated syntactic structures. This effect is amplified by the length of the context, except for unrelated inputs. We show that these changes in model performance are not explainable by simple features matching the context and the test inputs, such as lexical overlap and dependency overlap. This sensitivity to highly specific syntactic features of the context can only be explained by the models' implicit in-context learning abilities.

The prediction of protein structures from sequences is an important task for function prediction, drug design, and related biological processes understanding. Recent advances have proved the power of language models (LMs) in processing the protein sequence databases, which inherit the advantages of attention networks and capture useful information in learning representations for proteins. The past two years have witnessed remarkable success in tertiary protein structure prediction (PSP), including evolution-based and single-sequence-based PSP. It seems that instead of using energy-based models and sampling procedures, protein language model (pLM)-based pipelines have emerged as mainstream paradigms in PSP. Despite the fruitful progress, the PSP community needs a systematic and up-to-date survey to help bridge the gap between LMs in the natural language processing (NLP) and PSP domains and introduce their methodologies, advancements and practical applications. To this end, in this paper, we first introduce the similarities between protein and human languages that allow LMs extended to pLMs, and applied to protein databases. Then, we systematically review recent advances in LMs and pLMs from the perspectives of network architectures, pre-training strategies, applications, and commonly-used protein databases. Next, different types of methods for PSP are discussed, particularly how the pLM-based architectures function in the process of protein folding. Finally, we identify challenges faced by the PSP community and foresee promising research directions along with the advances of pLMs. This survey aims to be a hands-on guide for researchers to understand PSP methods, develop pLMs and tackle challenging problems in this field for practical purposes.

We introduce Transformer Grammars (TGs), a novel class of Transformer language models that combine (i) the expressive power, scalability, and strong performance of Transformers and (ii) recursive syntactic compositions, which here are implemented through a special attention mask and deterministic transformation of the linearized tree. We find that TGs outperform various strong baselines on sentence-level language modeling perplexity, as well as on multiple syntax-sensitive language modeling evaluation metrics. Additionally, we find that the recursive syntactic composition bottleneck which represents each sentence as a single vector harms perplexity on document-level language modeling, providing evidence that a different kind of memory mechanism -- one that is independent of composed syntactic representations -- plays an important role in current successful models of long text.

借助情境化语言模型的成功，许多研究探讨了这些模型真正学到的知识，并且在哪些情况下仍然失败。这项工作的大部分都集中在特定的NLP任务和学习成果上。很少的研究试图使模型的弱点与特定任务的弱点相结合，并专注于嵌入本身及其学习方式。在本文中，我们抓住了这一研究机会：基于理论语言见解，我们探讨了功能词的语义限制是否是学习的，以及周围环境如何影响其嵌入。我们创建合适的数据集，为LMS VIS-VIS功能单词的内部工作提供新的见解，并实施辅助视觉网络界面以进行定性分析。

主张神经符号人工智能（NESY）断言，将深度学习与象征性推理相结合将导致AI更强大，而不是本身。像深度学习一样成功，人们普遍认为，即使我们最好的深度学习系统也不是很擅长抽象推理。而且，由于推理与语言密不可分，因此具有直觉的意义，即自然语言处理（NLP）将成为NESY特别适合的候选人。我们对实施NLP实施NESY的研究进行了结构化审查，目的是回答Nesy是否确实符合其承诺的问题：推理，分布概括，解释性，学习和从小数据的可转让性以及新的推理到新的域。我们研究了知识表示的影响，例如规则和语义网络，语言结构和关系结构，以及隐式或明确的推理是否有助于更高的承诺分数。我们发现，将逻辑编译到神经网络中的系统会导致满足最NESY的目标，而其他因素（例如知识表示或神经体系结构的类型）与实现目标没有明显的相关性。我们发现在推理的定义方式上，特别是与人类级别的推理有关的许多差异，这会影响有关模型架构的决策并推动结论，这些结论在整个研究中并不总是一致的。因此，我们倡导采取更加有条不紊的方法来应用人类推理的理论以及适当的基准的发展，我们希望这可以更好地理解该领域的进步。我们在GitHub上提供数据和代码以进行进一步分析。

我们研究了原则上的程度，原则上，语言图表表示可以补充和改进神经语言建模。通过一个由7种不同的形式主义之一的预磨削变压器和地面真相图组成的集合设置，我们发现，总体而言，语义构成结构对语言建模性能最有用 - 超越句法选区结构以及句法和语义依赖结构。此外，效果取决于语音级别的级别大大变化。总而言之，我们的调查结果指出了神经象征性语言建模的有希望的趋势，并邀请未来的研究量化不同形式主义所制作的设计选择。

The rapid advancement of AI technology has made text generation tools like GPT-3 and ChatGPT increasingly accessible, scalable, and effective. This can pose serious threat to the credibility of various forms of media if these technologies are used for plagiarism, including scientific literature and news sources. Despite the development of automated methods for paraphrase identification, detecting this type of plagiarism remains a challenge due to the disparate nature of the datasets on which these methods are trained. In this study, we review traditional and current approaches to paraphrase identification and propose a refined typology of paraphrases. We also investigate how this typology is represented in popular datasets and how under-representation of certain types of paraphrases impacts detection capabilities. Finally, we outline new directions for future research and datasets in the pursuit of more effective paraphrase detection using AI.

这是第两部分综合调查的第二部分，专门用于计算框架，最常见于名称超高规范计算和矢量符号架构（HDC / VSA）。这两个名称都指的是一系列使用高维分布式表示的计算模型，并依赖于其关键操作的代数属性来结合结构化符号表示和矢量分布式表示的优点。全息减少的表示是一种有影响力的HDC / VSA模型，在机器学习域中是众所周知的，通常用于指整个家庭。但是，为了一致性，我们使用HDC / VSA来参考该区域。该调查的第I部分涵盖了该地区的基本方面，例如历史背景，导致HDC / VSA的开发，任何HDC / VSA模型的关键要素，已知的HDC / VSA模型，以及将各种类型的输入数据转换为高 - 适用于HDC / VSA的尺寸载体。第二部分调查现有的应用程序，HDC / VSA在认知计算和架构中的作用，以及未来工作的方向。大多数应用程序位于机器学习/人工智能域内，但我们还涵盖其他应用程序来提供彻底的照片。该调查是对新人和从业者有用的。

当前的语言模型可以产生高质量的文本。他们只是复制他们之前看到的文本，或者他们学习了普遍的语言抽象吗？要取笑这些可能性，我们介绍了乌鸦，这是一套评估生成文本的新颖性，专注于顺序结构（n-gram）和句法结构。我们将这些分析应用于四种神经语言模型（LSTM，变压器，变换器-XL和GPT-2）。对于本地结构 - 例如，单个依赖性 - 模型生成的文本比来自每个模型的测试集的人类生成文本的基线显着不那么新颖。对于大规模结构 - 例如，总句结构 - 模型生成的文本与人生成的基线一样新颖甚至更新颖，但模型仍然有时复制，在某些情况下，在训练集中重复超过1000字超过1,000字的通道。我们还表现了广泛的手动分析，表明GPT-2的新文本通常在形态学和语法中形成良好，但具有合理的语义问题（例如，是自相矛盾）。

The success of the large neural language models on many NLP tasks is exciting. However, we find that these successes sometimes lead to hype in which these models are being described as "understanding" language or capturing "meaning". In this position paper, we argue that a system trained only on form has a priori no way to learn meaning. In keeping with the ACL 2020 theme of "Taking Stock of Where We've Been and Where We're Going", we argue that a clear understanding of the distinction between form and meaning will help guide the field towards better science around natural language understanding.

十年自2010年以来，人工智能成功一直处于计算机科学和技术的最前沿，传染媒介空间模型已经巩固了人工智能最前沿的位置。与此同时，量子计算机已经变得更加强大，主要进步的公告经常在新闻中。这些区域的基础的数学技术比有时意识到更多的共同之处。传染媒介空间在20世纪30年代的量子力学的公理心脏上采取了位置，这一采用是从矢量空间的线性几何形状推导逻辑和概率的关键动机。粒子之间的量子相互作用是使用张量产品进行建模的，其也用于表达人工神经网络中的物体和操作。本文介绍了这些常见的数学区域中的一些，包括如何在人工智能（AI）中使用的示例，特别是在自动推理和自然语言处理（NLP）中。讨论的技术包括矢量空间，标量产品，子空间和含义，正交投影和否定，双向矩阵，密度矩阵，正算子和张量产品。应用领域包括信息检索，分类和含义，建模字传感和歧义，知识库的推断和语义构成。其中一些方法可能会在量子硬件上实现。该实施中的许多实际步骤都处于早期阶段，其中一些已经实现了。解释一些常见的数学工具可以帮助AI和量子计算中的研究人员进一步利用这些重叠，识别和沿途探索新方向。

在本文中，我们试图通过引入深度学习模型的句法归纳偏见来建立两所学校之间的联系。我们提出了两个归纳偏见的家族，一个家庭用于选区结构，另一个用于依赖性结构。选区归纳偏见鼓励深度学习模型使用不同的单位（或神经元）分别处理长期和短期信息。这种分离为深度学习模型提供了一种方法，可以从顺序输入中构建潜在的层次表示形式，即更高级别的表示由高级表示形式组成，并且可以分解为一系列低级表示。例如，在不了解地面实际结构的情况下，我们提出的模型学会通过根据其句法结构组成变量和运算符的表示来处理逻辑表达。另一方面，依赖归纳偏置鼓励模型在输入序列中找到实体之间的潜在关系。对于自然语言，潜在关系通常被建模为一个定向依赖图，其中一个单词恰好具有一个父节点和零或几个孩子的节点。将此约束应用于类似变压器的模型之后，我们发现该模型能够诱导接近人类专家注释的有向图，并且在不同任务上也优于标准变压器模型。我们认为，这些实验结果为深度学习模型的未来发展展示了一个有趣的选择。