構成的分散意味論の展開 -- Quntum NLP

 【 Coecke のQNLP 】

構成的分散意味論は、現在、多様な展開を見せています。

このセッションでは、DisCoCatの創始者Bob Coeckeが、現在どのような研究を行っているのかを見てみようと思います。

彼は、DisCoCat の枠組みを、ことばの意味を量子状態として捉える方向で発展させ、QNLP 量子論的自然言語処理 Quantum Natural Language Processing の理論を展開しています。

「意味と構造を結合するために量子的なモデルが必要であるという事実は、QNLPが量子系のシミュレーションと同じように、量子ネイティブであることを立証している。さらに、量子ハードウェア上で古典データをエンコードするための、現在主流のノイズの下での中規模量子（NISQ）パラダイムのさまざまな量子回路は、NISQを特別にQNLPに適したものにしている。言語構造は、明らかに指数関数的に高い計算コストを必要とするな古典な文法のエンコーディングとは対照的に、ほとんどただでエンコードすることができる。」

基本的なアイデアは、複数の語の意味は、複数のqubit（量子ビット）の状態で表現されるというものです。

hat（帽子）のような名詞 の意味は、1-qubitの状態 状態 |𝜓_ℎ𝑎𝑡＞ ∈ ℂ^2で表現されることになります。

black hatというフレーズで、black という形容詞の果たしている役割は、hat という状態を入力として受け取り、それをblack hat という状態に変換し出力する写像として解釈できます。同時に、black という形容詞は、ある変形を適用すると、二つのqubitの状態としても解釈できます。

Alice hates Bob という文で、hates という動詞の果たしている役割は、AliceとBobの状態を入力として受け取り、それを Alice hates Bobという状態に変換し出力する写像として解釈できます。同時に、hates という動詞は、ある変形を適用すると、三つの量子状態からなる状態としても解釈できます。

実は、Coecke のQNLPで興味深いのは、上の説明で「ある変形を適用すると」の部分なのです。彼は、図形たちを "cup", "cap" という線で結んでいきます。これは＜Bell | あるいは | Bell ＞ とも表されるのですが、それは量子の「entanglement 状態」を表す図形なのです。

Coeckeは、"black hat" というごくごく普通のことばのフレーズの中に、量子論の不思議な「量子テレポーテーション」と同じ構造を見出すのです。

これは、むしろ、量子テレポーテーションの解釈としては、出色のものです。

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ショートムービー「 構成的分散意味論の展開 -- Quntum NLP 」を公開しました。
https://youtu.be/6BWSEj-9CJQ?list=PLQIrJ0f9gMcPgnaymP8vC37oKdYa5pvDm

「 構成的分散意味論の展開 -- Quntum NLP 」のpdf資料
https://drive.google.com/file/d/1WFTJrTDZNkgb9cEl3H3WqLW27B2prFvs/view?usp=sharing

blog 「Coecke のQNLP 」
https://maruyama097.blogspot.com/2023/11/quntum-nlp.html

「大規模言語モデルの数学的構造」まとめページ
https://www.marulabo.net/docs/llm-math/

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