ブートストラップ法（言語学）

文字通りに言えば、ブートストラップとは、ブーツを履く際に全体を引き締めるのに役立つ小さなストラップのことです。同様に、コンピュータサイエンスでは、ブートとは、まず小さなプログラムを起動することによってオペレーティングシステムを起動することを指します。したがって、ブートストラップとは、小さな動作をより強力で重要な動作へと発展させることを指します。

言語学におけるブートストラップは、スティーブン・ピンカーによって、子どもは言語習得を開始するのに役立つ精神プロセスを生まれつき備えているという考え方の比喩として初めて導入されました。ブートストラップは、子どもが目標言語の構造について学ぶことを可能にする言語学習プロセスを特定しようとします。^{[ 2 ]}

ブートストラップ法は、人間の認知を単純な相互接続ネットワークのシステムとしてモデル化するコネクショニスト理論と強い関連性があります。この点において、コネクショニストアプローチは人間の認知を計算アルゴリズムと見なします。この見方では、学習に関して、人間は問題解決を可能にする統計的学習能力を持っています。 ^{[ 3 ]}統計的学習の支持者は、それが高次の学習の基礎であり、人間は統計情報を使用して、より高次の一般化や概念を学習できるデータベースを作成すると信じています。

言語を習得中の子供にとっての課題は、連続した音声の流れから個々のセグメントを分離することです。研究によると、意味のない音声の流れにさらされると、子供は統計的学習を使用して単語の境界を決定します。^{[ 4 ]}すべての人間の言語には、互いに一緒に発生する可能性が高い特定の音があります。たとえば、英語では、[st] のシーケンスは単語の先頭で確認されています ( st op ) が、*[gb] のシーケンスは音節の区切りをまたいでのみ発生します。

子どもたちは、特定の音が互いに一緒に発生する統計的確率を検出し、それを利用して単語の境界を解析できるようです。このような統計的能力を利用して、子どもたちは関連する情報の心的表象、つまり神経ネットワークを形成できるようです。^{[ 5 ]}関連する情報には単語クラスが含まれ、コネクショニスト理論では、それぞれが内部表象と概念間の遷移リンクを持っているとみなされます。^{[ 6 ]}隣接する単語は、子どもたちが以前の知識に基づいて新しい表象をブートストラップするための概念とリンクを提供します。

生得性仮説は、もともとノーム・チョムスキーが言語習得の普遍性を説明する手段として提唱したものです。言語に十分な接触があれば、典型的な発達をしている子供は皆、その言語を流暢に話したり理解したりできるようになります。また、言語には多様性があると考えられていますが、それらはすべて、無限に考えられる可能性のある文法の非常に限られたサブセットに収まるとも提唱されています。^{[ 7 ]}チョムスキーは、すべての文法は普遍的に同じ一般的な構造からほとんど逸脱せず、子供はスムーズに言語を習得するため、人間には言語を学習できる何らかの生得的な言語学習能力があるに違いないと主張しました。^{[ 7 ]} この生得的な能力は脳に埋め込まれていると仮説が立てられ、言語獲得装置（LAD）という名称が付けられました。この仮説によれば、子供は文法と非文法のタイプの知識を備えており、それを聞いている音声の流れに適用して、その流れがどの文法と互換性があるかを判断します。^{[ 7 ]}この LAD の根底にあるプロセスはブートストラップに関連しており、子供が学習している文法のサブセットを特定したら、文法タイプの知識を適用して、その単語の言語固有の側面を学習することができます。これは、言語は普遍的に基本的で途切れない原理から成り、特定のパラメーターによって変化するという言語学の原理とパラメーター理論に関連しています。

時間的対比の獲得について議論する際、子どもはまず意味論とは別の時間概念を持っていなければなりません。言い換えれば、子どもは意味論的に時間の概念を理解しようとする前に、出来事、記憶、時間の一般的な流れといった概念をある程度精神的に把握できなければなりません。^{[ 9 ]}意味論、特に出来事や記憶の概念に関しては、意味は個々の要素を表すよりも普遍的な概念であり、言語全般に広く適用できるものと考えられます。^{[ 9 ]}このため、意味論の獲得には外部刺激よりも認知能力がはるかに多く必要であり、子どもがそのような抽象化を発達させる生来の能力に大きく依存しています。子どもはまず、その意味に単語を結びつけようとする前に、その概念の精神的表象を持っていなければなりません。実際に時間的な出来事を学ぶためには、いくつかのプロセスが必要です。

1. 子供は時間概念を理解していなければならない
2. 彼らは、自分たちの言語でどのような概念が表現されているかを学ぶ必要がある。
3. 彼らは、自分たちの経験が、その言語に存在する特定の出来事のタイプをどのように代表しているかを学ぶ必要がある。
4. 彼らはこれらの出来事のさまざまな形態論的および統語論的表現を学ばなければならない

（リスト内のデータは^{[ 9 ]}から引用）

こうした基本的な足がかりを用いることで、子どもは時間の意味に関する内的な概念を、明確な言語表現に結びつけることができる。この段階的な学習方法によって、子どもは階層的で段階的なステップを踏むことができ、これまでの知識を土台として将来の学習に役立てることができる。

トマセロは、言語記号の学習において、子どもは明示的な外部言語的対比を必要とせず、むしろ社会的文脈や周囲の環境を通してこれらの概念を学ぶと主張している。^{[ 10 ]}これは意味ブートストラップによって実証できる。子どもは時間的出来事の意味に関する情報を明示的に受け取るのではなく、自分が触れている言語セグメントに時間に関する内的知識を適用することを学ぶのである。

数の意味関係をマッピングすることに関しては、以前のブートストラップ法に従います。子供たちが数の量を提示される文脈では通常、視覚的な補助が伴うため、子供はこれらの数の概念をマッピングする比較的簡単な方法を持っています。^{[ 11 ]}

可算名詞は、個別の実体または個体として見なされる名詞です。^{[ 12 ]}個別の実体を表す名詞の場合、子供がすでに「少年」と「3」という概念を精神的に持っていると仮定すると、子供は生きている若い人間の男性（つまり少年）の集合を見て、その集合の濃度が3であることを確認します。

非離散的な物質を表す物質名詞は、数えるために、単語の原子と物質との関係を示す役割を果たします。^{[ 11 ]}ただし、物質名詞は、対象物を指す際の明確さや狭さに関して変化する可能性があります。^{[ 11 ]}例えば、米粒は、米袋よりもはるかに狭い数量定義を持ちます。

「of」は、物質を原子の集合に変えるものとして子供たちが学ぶとされる単語です。^{[ 11 ]}例えば、次のように言う場合：

(3)では、単位がガロンに分けられることを示すために「of」という語が使われています。最初の物質は、集合を表しています。子どもは再び視覚的な手がかりを使って、この関係性を理解します。

乳幼児は、言語入力の多くを乳幼児向け発話（IDS）と児童向け発話（CDS）の形で受け取ります。これらは、誇張された韻律と単語や文法構造の単純化を特徴としています。乳幼児と交流する際、大人はしばしば声のピッチを上げて広げ、話す速度を遅くします。^{[ 18 ]}しかし、これらの合図は文化や言語によって異なります。

乳幼児向け発話が言語習得を促進する方法はいくつかあります。最近の研究では、乳幼児向け発話と児童向け発話には、乳幼児が非言語的表現（例えば、息を呑む音、笑い声、表情）と情報伝達のための発話を区別するのに役立つ韻律情報が含まれていることが示されています。^{[ 19 ]}西洋文化では、母親は子供に大げさなイントネーションとポーズを使って話しかけますが、これは名詞句、動詞句、前置詞句などの構文グループについての洞察を与えてくれます。^{[ 14 ]}これは、乳幼児が受け取る言語入力には、構文的に関連するチャンクを囲む韻律的括弧が含まれていることを意味します。

（１）少年が手で犬を撫でているのを見てください。 （２）少年が手で犬を撫でているのを見てください。 （３）見て…［DP少年］…［VPが犬を撫でている］…［PPが手で］。

(1)のような文は、(2)で示されているようなポーズで生成されることは通常ありません。( 2 )では、ポーズが構文要素を「中断」します。たとえば、theとdogの間にポーズを入れると、限定詞句(DP)の要素が中断されます。hisとhandの間にポーズを入れる場合も同様です。多くの場合、ポーズは、限定詞句(DP)、動詞句(VP)、前置詞句(PP)などの要素の開始と終了に対応するチャンクに発話をグループ化するように配置されます。その結果、ポーズが構文要素に対応する(3)のような文の方がはるかに自然です。^{[ 14 ]}

さらに、これらの句の中には明確なアクセントパターンがあり、名詞と冠詞など、句内の個々の要素を区別するのに役立ちます。通常、冠詞やその他の非束縛形態素は無強勢で、名詞の発音とは対照的に比較的短い持続時間です。さらに、動詞句では、助動詞は主動詞よりも弱く強勢されます。^{[ 14 ]}これは（4）で見ることができます。

 4. 彼らは走っている。

韻律ブートストラップ理論によれば、これらの自然発生的なイントネーションの組み合わせは、乳幼児が言語入力を統語的グループに分類するのに役立つとされています。しかしながら、乳幼児発話（IDS）や児童発話（CDS）における韻律的手がかりが、より複雑な統語構造の習得を促進するという十分な証拠は今のところありません。とはいえ、IDSとCDSは乳幼児にとってより豊かな言語入力であることは確かです。

乳児が節や句を処理する際に韻律的手がかり、特に休止を利用するかどうかについては、研究が続けられています。節は句の中で最も大きな構成要素であり、会話ではしばしば単独で発せられます。例えば、「犬の散歩をしましたか？」などです。^{[ 15 ]}したがって、句は節のより小さな構成要素です。例えば、「背の高い男性」や「彼の犬を散歩させる」などです。^{[ 15 ]}ピーター・ユスチクは、乳児は韻律を用いて音声をより小さな単位に分解して分析すると主張しました。彼と同僚は、生後4.5ヶ月の乳児が、文中の他の場所での休止と比較して、節の境界での人工的な休止を好むことを報告しました。^{[ 20 ]}節の境界での休止を好むことは、乳児が文章中の節を識別する能力を示しています。これは、乳児は単語の意味を理解していないものの、母語と文法構造について学習している過程にあることを示しています。別の研究で、Jusczykは、生後9ヶ月の乳児は主語名詞句と動詞句の間にポーズがある文章を好むと報告した。これらの結果は、乳児が構文境界に敏感であることを示すさらなる証拠である。^{[ 21 ]} LouAnn Gerkenらによる追跡調査では、研究者らは（1）や（2）のような文を比較した。韻律境界は括弧で示されている。^{[ 22 ]}

 5. (ジョー)(犬にキスをした) 6. 彼は犬にキスをした。

(1)では、動詞⟨kissed⟩の前にポーズがあります。これは主語と動詞句の境界の位置でもあります。同様に、弱い代名詞を含む(2)では、話者は顕著な韻律境界を生成しないか、動詞⟨kissed⟩の後に境界を置いています。テストでは、9か月の乳児は(1)のように動詞の前にポーズがあることを好むことを示しました。しかし、 (2)のように代名詞を主語とする文章を使用した場合、乳児はポーズが発生する場所に対する好みを示しませんでした。^{[ 22 ]}これらの結果は、乳児が音声の韻律的手がかりに敏感であることを改めて示していますが、乳児は音声に自然に発生する韻律境界を好むという証拠を提示しています。乳児の音声処理における韻律の使用は、一般的に乳児の音声解析を助けると考えられていますが、この音声分節が構文の習得をどのように豊かにするかはまだ確立されていません。^{[ 15 ]}

韻律ブートストラップの批判者たちは、韻律的手がかりの信頼性が過大評価されており、韻律的境界が必ずしも統語的境界と一致するとは限らないと主張している。その代わりに、韻律は乳幼児や子供に言語に関する有用な手がかりを与えるものの、子供が節、句、文、あるいは単語の意味をどのように組み合わせるかを説明するものではないと主張されている。その結果、子供が言語をどのように学ぶかについての包括的な説明には、韻律ブートストラップと他のタイプのブートストラップ、そしてより一般的な学習メカニズムを組み合わせる必要がある。^{[ 14 ]}

YouTube動画 - 単語学習 - 視線の方向

子どもは、コミュニケーション相手の視線を追うことで、言葉と動作や物体を結びつけることができる。これは多くの場合、大人が動作や物体を見ながら、それらに名前を付ける際に起こる。

• ボールドウィン^{[ 24 ]}は、18ヶ月児に2つの新しい物体を見せ、それらを別々の容器に隠す実験を行った。実験者は一方の容器を覗き込み、「ここにモディがあるよ」と言い、両方の物体を容器から取り出して子供に渡した。子供は「モディ」を尋ねられると、実験者が物体の名前を言ったときに見ていた物体を掲げた。これは、子供が視線とラベル付けを使って新しい物体の名前を学ぶ様子を示している。
• トマセロとアクタル^{[ 25 ]}は、「ウィジェットを見せて」テストを実施し、新しい名前のない動作を新しい名前のない物体で行いました。実験者は物体を使って動作を行い、その後、その物体を子供に渡して「ウィジェット」するように指示しました。実験者が子供に物体を渡す前の行動は、2つの条件間で操作されました。

アクション強調表示条件：[ 26 ] 実験者は、子供が特定の動作を行うために使用する物体を準備し、その物体を正しい向きに配置する。 実験者はその物体を差し出し、「ウィジェット、ジェイソン！君の番だよ！」と言うだろう。

オブジェクトの強調表示条件：[ 26 ] 実験者は子供のために物体を準備せず、単に子供に物体を差し出し、 「ウィジェット、ジェイソン！君の番だよ！」と言ってください。

実験の結果、動作強調条件の子どもたちは新しい単語を新しい動作と関連付けたのに対し、物体強調条件の子どもたちは新しい単語が新しい物体を指していると推測したことが明らかになった。子どもたちが新しい単語が新しい動作を指していることを理解するためには、実験者の非言語的行動から、実験者が物体の動作を要求していることを学ぶ必要があった。これは、非言語的文脈が新しい単語の学習にどのように影響するかを示している。

子どもたちは新しい単語を学ぶ際に大人の顔を見ることもあり、それが単語の意味をより深く理解することにつながる場合が多い。日常会話では間違いはよくあることだ。では、なぜ子どもたちは本来の目的に合わない単語を覚えてしまうのだろうか？それは、子どもたちが大人の表情や行動を見ることで、その単語が意図した意味に合っているかどうかを判断できるからかもしれない。

• トマセロとバートン^{[ 27 ]}は、乳児が行動が意図的なものか偶発的なものかを理解できるかどうか、また感情的な手がかりに基づいて新しい動詞を学習して理解できるかどうかを調べるために、複数の研究を行った。

動詞：プランク[ 26 ] ...「ビッグバードをプランクするぞ！」

大人は「plunk」という動詞の意味を事前に説明せずにこの文を言った。その後、大人は次の2つのうちのどちらかを行うだろう。

アクション 1 [ 26 ] 彼女はその後、「そこ！」と言って意図的に目標の動作を行い、続いてすぐに同じ装置で別の動作を「偶然」に行い、「おっと！」とぎこちなく言った。

アクション2 [ 26 ] アクション1と同じだが、逆の手順。

その後、子どもたちには別の装置でも同じことをするように指示し、子どもたちが目的の動作を行うかどうかを観察した。

動詞: プランク[ 26 ] 「ミッキーマウスをプランクできますか？」

その結果、子どもたちは、耳にしたばかりの新しい単語の意図された動作を理解し、指示されたときにその動作を行うことができた。大人の行動や表情を観察することで、「plunk」という動詞の意味を理解し、それが意図した動作なのか、それとも偶然の動作なのかを判断することができた。

• Akhtar、Carpenter、Tomasello ^{[ 28 ]}は、大人の行動と単語学習に焦点を当てた同様の実験を行ったが、今回は名詞についてであった。この実験では、2 人の実験者と子供の保護者が部屋の中にいて、3 つの物で遊んでいた。それぞれの物は、同じ時間、同じ興奮で遊ばれた。その後、1 人の実験者と保護者が部屋を出て、残った実験者が新しいおもちゃを提示し、他の物とほぼ同じ時間、同じ興奮で遊んだ。その後、もう 1 人の実験者と保護者が戻ってきて、実験と、実験の 2 つの実施方法が開始された。これは、「言語」条件と「非言語」条件と名付けられた。これは単純に、言語条件では新しいおもちゃに名前が付けられ、非言語条件ではその名前が使われなかったことを意味する。

言語[ 26 ] 「見て、ガザーが見える！ガザーだ！」

言語なし[ 26 ] 「見て、おもちゃが見えるよ！おもちゃだ！」

その後、大人は立ち去り、子供に新しい物を持ってくるように頼みます。言語条件では、子供は目標の物を正しく持ってきます。言語なし条件では、子供はランダムに物を持ってきます。

これは2つの発見を示している…

1. その子供は、部屋を出て行った大人たちにとってどの物が新しい物だったかを認識していた。
2. 子供は、大人がその物が新しいものだから興奮しているのだと理解しており、だからこそ、今まで聞いたことのない新しい言葉を使ったのだと考えていた。

…そして、子供は大人の感情的な行動に基づいてそれを理解することができた。