AgentbasierteModellierungundLautwandel

JonathanHarrington

Hintergrund

1.  Computa;onelleModelledesLautwandels

2.BiasundUrsprungdesLautwandels

3.Koar;kula;onundLautwandel

3,4.Imita;onundDialektentwicklung

5.Exemplartheorie

Computa;onelleModelledesLautwandels

KomplexeSystemeLokale,zufälligeInterak;onenführenzukomplexenMusterninderNatur-ohnevorigenEntwurfoderPlanung1

1.Schoenefeld,V.Introduc;ontoComplexSystems:PaUernsinNature

Agent-basierteModellierung2Agenten(z.B.)Menscheninteragierenmiteinander;darausenstehengemeinsamePrinzipiendesGruppenverhaltens.

2.Castellano,C.,Fortunato,S.&Loreto,V(2009)Sta;s;calphysicsofsocialdynamics.ReviewofModernPhysics,81,591–646.

SprachealskomplexesSystem3

DiePhonologieeinerGemeinschabistemergent3(auslokalenInterak;onenzwischenSprecherundHörer).

3.Oudeyer,2011,Perilus,77-97

Computa;onelleModellebieteneineMethode,umdenUrsprungdesLautwandels,seineVerbreitung,undmenschlicheSprachverarbeitungzuverknüpfen

UrsprungdesLautwandels

VerbreitungdesLautwandels

Wieentwickeltsichphone;scheVariabilitätzuLautwandel?(Ohala,Solé,Beddor…)

WieverbreitetsindLautwandelineinerGemeinschab?(Soziolinguis;kz.B.Labov)

Computa;onelleModelledesLautwandels

2.BiasundUrsprungdesLautwandelsHohehintereVokaleentwickelnsichobdiachronnachvorne

HohehintereVokalefehlenöbersalshohevordereVokale

z-scoretransforma;on:[0,0]isthemeanposi;onof[TDX,TDY]calculatedacrossaspeaker'suUerances.

TDX(Standarddevia;ons)

TDY (S

tand

ard

devia;o

ns)

7speakers,Germanvowelsatmidpoint1

tense lax

1.Harrington,Hoole,Kleber,Reubold,2011,J.Phon.

3.Koar;kula;on

j

u

F2

Zeit

ʉ

EsgibtmehrereKontexte,indenen/u/aufgrundderKoar;kula;onnachvornegezogenwird(tut;benutzen...;Englisch:few,you...).

HöreralsSprecherSprecher Hörer

Derkontextbedingte/ʉ/istphonologisiertworden,wennesinKontextenvorkommt,diesichnichtmehrdurchdieKoar;kula;onerklärenlassen.

/ju/

[jʉ]

produziert

[jʉ]Akus;k

NormiertfürKoar;kula;on

rekonstruiert/ju/

/jʉ,wʉ/

[jʉ,wʉ]

rekonsruiert/jʉ/

3.DieKoar;kula;oninOhalasModell

3.Lautwandel-VerbreitungundImita;on

NeuereempirischeUntersuchungen

A-X-B.(A,B)=Produk;on(A)undWiederholung(B)voneinemSprecher,nachdemdieSprachevoneinemanderemSprecher(X)wahrgenommenwurde.B-Xsindobphone;schähnlicheralsA-X(1,2)

Langfris;geKonvergenzzwischenSprechern(3)

Sprecherimi;erensichgegensei;g

Imita;onbetriuauchnicht-sprachlicheBewegungen(4,5)undanderelinguis;scheKomponente(z.B.Syntax)6

1.Delvaux&Soquet(2007,Phone:ca);2.Nielsen(2011,J.Phon);3.Pardoetal(2012,J.Phon).4.Shockleyetal(2009,TopCogSci,1);5.Sebanzetal(2006,TrendsCog.Sci.)6.Garrod&Pickering,2009,Top.Cog.Sci)

4.Lautwandel,Determinismus,Dialekt-Entwicklung

Eventuelldurchgegensei;geImita;on

Trudgill(2008)1:Neuseeland-EnglischistwegenDialektmischungaufgrundvonImita;on(vorallembeiKindern)entstanden.

Labov(2001)2:vieleLautwandelsindnichtsozialbedingtundenstehenmechanis;schdurchInterak;onen.

Harrington,Palethorpe,Watson(2000)3:Verschiebungderaristokra;schenSprachederKöniginindieRichtungeinerMiUelstandsausspracheohnedessenWertezuerreichen.

1.Trudgill(2008)LanguageinSociety,37,241-254.2.Labov(2001),Principlesoflinguis:cchangevol2.3.Harrington,Palethorpe,Watson(2000),Nature,408,927-928.

5.ExemplartheorieundLautwandelEsgibtkogni;veinesta;s;scheBeziehungzwichenWörternundderenimGedächtnisgespeichertenSprachsignale(Pierrehumbert,2003a,b).

DieseVerteilungenwerdendurchdiewiederholteWahrnehmungz.B.KontaktmiteinerneuenAussprachegeändert:dadurchentstehteingraduellerWandelinderBeziehungzwischenPhonologieundSprachsignalen(undPhonologieistauchsprecherspezifisch).

DiePhonologieentsteht,weilsichdiesesta;s;scheVerteilungenvonWörternangewissenStellenmiteinanderüberlappen(diephonologischeAbstrak;onentstehtausdenimGedächtnisgespeichertenSprachsignalen)

Pierrehumbert(2003a).LanguageandSpeech,46.115–54.;sieheauchpierrehumbert03b.pdfinderLiteratur-Webseite

5.GraduellerLautwandelKöniginElizabethII

ju: (few) u: (food) QueenEII:Christmasbroadcasts

BeziehungzwischenUrsprungundVerbreitungdesLautwandels

Koar;kula;onverursachteinenBiasindieRichtungvoneinemLaut.

Hypothese1:derLautverschiebtsichindieRichtungvondemBiasdurchInterak;onmitanderenSprechern,wennderenWerte:(a)  nahanderAchsederHauptvaria;onliegen(b)  alsVerteilungsausreißergeltenkönnten

KleinerEinfluss

GroßerEinfluss

Richtungdersynchronenundggf.diachronenVaria;on

1.Harrington&Schiel(inpress),Language

TestderHypotheseFürdascomputa;onelleModellwurdenDatenausHarrington,Kleber&Reubold(2008)1verwendet(ältereundjüngereSprechervonStandardenglisch).Sieunterscheidensichdadurch,dass[u]fürjungfron;erterist.

Harrington,Kleber,Reubold(2008),JASA,123,2825-2835

TestderHypothese

DieRichtungderVaria;onistauchasymmetrisch:altstreutmehrindieRichtungvonjungalsumgekehrt.

InsofernmüsstealteherindieRichtungvonjunggezogenwerden,wennsiemiteinanderinteragieren.

Sprecher,Materialien

DatenausHarrington,Kleber,Reubold(2008)

27Sprecher,14alt(Alter69.2Jahre),13jung(Alter18.9yrs)

Sieproduzierten10Wiederholungen54isolierterWörter.DieagentbasierteModelierungverwendeteMinimalpaare:11Wörter×10Wiederholdungen=110Produk;onenproSprecher:

/f/ /s/ /k/ /h/ i feed seep keyed heed ju feud queued hewed u food soup cooed who'd

Akus;scheParameterF2-Trajektorienin/i,ju,u/(e.g.feed,feud,food)

LineareZeitnormalisierung(jedeTrajektoriehatdieDauerzwischen0und1)

DCT-Transforma;on:JedeF2-TrajektoriewurdealseinPunktineinem3D-Raumparametrisiert.DieDCT-KoeffizienteC0,C1,C2(imVerhältniszumF2-MiUelwert,-lineareSteigung,undKrümmung)warendieAchsendimensionen.

DiskreteCosinus-Transforma;on

C0(MiUelwert)

C1(Steigung)

C2(Krümmung)

F2-Trajektorie

DCT-Koeffs. F2-Rekonstruierung

AmplitudenvonKosinuswellen

AltstreutmehrindieRichtungvonjungalsumgekehrt

Agent-basierteModellierung:SprecherundAgenten

22Sprecher:11alt,11jung

EinAgentproSprecher.JederAgentbesitztdieseInforma;on:

Wortklassen(11soup,seep,food…)

PhonologischeKlassen:/i,ju,u/DieDCT-Koeffiziente(ParametrisierungderSignale)

Typischerweise110ObjekteProAgent

EinObjektenthält5Informa;onsteile:z.B.{seep,/i/,3DCTKoeffiziente.}

Interak;onZweiAgentenwurdenaufeinezufälligeWeiseausgewählt.EineristderAgentsprecher,deranderederAgenthörer

Agentsprecher(AS)EineWortklasseaufeinezufälligeWeisewurdegewähltKonstruk;oneinerGaussglockeim3D-RaumderWortklasse(basiertaufca.10WiederholungendesWortes)

EineS;chprobewurdedurchdieGausglockegeneriert(=derAgentspricht).

DasObjekt(Wortklasse,Phonemklasse,generierte3-DCT-Koeffs)wurdedemAgenthörerübertragen...

DerAgenthörer

2.En�ernungausdemGedächtnis

1.AufnahmevoneinemObjektinsGedächtnis

Solltez.B.heedvonHöreraufgenommenwerden,wurdederunwahrscheinlichsteheed-ObjektausdemAH-Gedächtnisen�ernt.DadurchbliebnacheinerInterak;ondieObjektanzahlkonstant

Umz.B.einenwahrgenommen'heed'aufzunehmen,musstedasSignalnäherandieVerteilungvon/i/alsvon/ju,u/sein–umzuvermeiden,dassfürdenHörerunwahrscheinlicheSignaleaufgenommenwurden.

ModelleundVorhersagen

DreiABMswurdendurchgeführtmit

(b)11jüngerenSprechern

(a)11älterenSprechern

(c)Allen22Sprechern

Vorhersagen

KeinWandelin/ju,u/in(a,b)dadieGruppenhomogensind(habenentwedervordereoderhintere/u/s).

DerWandelin(c)istasymmetrisch:/ju,u/vonaltwirdindieRichtungvonjunggezogen

KeinWandelin/i/in(a,b,c)(dain/i/wenigSprechervaria;onvorhandenist).

Original±2s.d.Meanaber30000itera;ons

Youngerspeaker-agents

/i/ /ju/ /u/

Normalise

dF2

Normalised;me

Olderspeaker-agents

Ergebnisse1:KaumÄnderungeninnerhalbderAltersgruppen

Ergebnisse2:alt->jung

Simula;on

ftp://ftp.bas.uni-muenchen.de/pub/BAS/ABM/Animations/StartHere.html

ZusammenfassungvonHarrington&Schiel(inpress)

Koar;kula;onundVorgängederSpontanspracheerzeugeneinenBiasinderVerteilungvonLauten

Obphone;scheVaria;ontatsächlichzuLautwandelwird,hängtabvonderOrien;erungderSprecher(oderSprechergruppen)zueinanderineinemphone;schenRaum.

DiesersynchroneBiaskanndurchKontaktzuSprechernmitphone;schenWertenposi;oniertentlangderAchsederphone;schenVaria;onvergrößertwerden.

/ɪ, ə/KontrastimNeuseelandenglischen

FürTrudgill(2004)istesschwerzuerklären,weshalb/ɪ, ə/inunbetontenSilbenz.B..dancers/dances,Rosa’s/rosesusw.neutralisiertwurde.

DerRätselist,weildieMehrheitderEinsiedlerim19JahrhundertnachNeuseeland(ausEnglandz.B.)einen/ɪ, ə/KontrasthaUen.

JedochkannderVerlustdiesesKontrastesdurchunserModellgeklärtwerdendasynchron/ɪ/ -> /ə/wesentlichhäufigeristals/ə/ -> /ɪ/