Ett av de äldsta problemen inom lingvistik är att rekonstruera de ord som framträdde på de protospråk från vilka moderna språk utvecklades. Att identifiera formerna för dessa forntida språk gör det möjligt att utvärdera förslag om språkförändringens karaktär och dra slutsatser om människans historia. Protospråk är typiskt rekonstrueras med hjälp av en mödosam manuell process som kallas den jämförande metoden. Vi presenterar en familj av probabilistiska modeller av ljudförändring samt algoritmer för att utföra slutledning i dessa modeller. Det resulterande systemet rekonstruerar automatiskt och exakt protospråk från moderna språk. Vi tillämpar detta system på 637 austronesiska språk, vilket ger en exakt, storskalig automatisk rekonstruktion av en uppsättning protospråk. Över 85% av systemets rekonstruktioner är inom en karaktär av den manuella rekonstruktion som tillhandahålls av en lingvist som specialiserar sig på austronesiska språk. Att automatiskt kunna rekonstruera ett stort antal språk är ett användbart sätt att kvantitativt undersöka hypoteser om de faktorer som avgör vilka ljud i ett språk som sannolikt kommer att förändras över tiden. Vi visar detta genom att visa att de rekonstruerade austronesiska protospråken ger övertygande stöd för en hypotes om förhållandet mellan ett ljuds funktion och dess sannolikhet att förändras som först föreslogs 1955. ancestral  en computational  på diakronic R econstruction of the proto languages where modern languages downed is a besvärligt problem, ockuperar historiska lingvister sedan slutet av 1700-talet. För att lösa detta problem har lingvister utvecklat en arbetsintensiv manuell procedur som kallas den jämförande metoden (1), med hjälp av information om de ljud och ord som förekommer på många moderna språk för att hypothesize protolanguage rekonstruktioner även när inga skriftliga poster finns tillgängliga, öppna ett av de få möjliga fönster för förhistoriska samhällen (2, 3). Rekonstruktioner kan hjälpa till att förstå många aspekter av vårt förflutna, såsom den tekniska nivån (2), migreringsmönster (4) och manus (2, 5) i de tidiga samhällena. Att jämföra rekonstruktioner på många språk kan bidra till att avslöja själva språkförändringens natur och identifiera vilka aspekter av språket som med största sannolikhet kommer att förändras över tiden, en mångårig fråga inom historisk lingvistik (6, 7). I många fall finns det inga direkta bevis på formen av protospråk. Lyckligtvis är det, på grund av världens avsevärda språkliga mångfald, fortfarande möjligt att föreslå återuppbyggnadar genom att utnyttja en stor samling främmande språk som härstammar från ett enda protospråk. Ord som förekommer i dessa moderna språk kan organiseras i cognate uppsättningar som innehåller ord som misstänks ha en delad anortal form (Tabell 1 ). Den viktigaste iakttagelsen som gör det möjligt att återuppbygga dessa data är att språk tycks genomgå en relativt begränsad uppsättning regelbundna ljudförändringar, som var och en tillämpas på hela vokabulären i ett språk i specifika skeden av dess historia (1). Men flera faktorer gör återuppbyggnaden till ett svårt problem. Till exempel är ljudförändringar ofta kontextkänsliga, och många är stränginsättningar och raderingar. I detta dokument presenterar vi ett automatiserat system med möjlighet till storskalig rekonstruktion av protospråk direkt från ord som förekommer på moderna språk. Detta system är baserat på en probabilistisk modell av ljudförändring på nivån för telefoni, bygger på arbetet med rekonstruktion av förfäderssekvenser och anpassning i beräkningsbiologi (8-12). Flera grupper har nyligen undersökt hur metoder från beräkningsbiologi kan tillämpas på problem inom historisk lingvistik, men ett sådant arbete har fokuserat på att identifiera sambanden mellan språk (som kan uttryckas i en fylogeni) snarare än att rekonstruera språken själva (13-18). Mycket av denna typ av arbete har baserats på binära cognate eller strukturella matriser (19, 20), som kastar all information om den form som orden tar, helt enkelt indikerar om de är cognate. Sådana modeller hade inte som mål att rekonstruera protospråk och använder följaktligen en representation som saknar den upplösning som krävs för att härleda anortal fonetiska sekvenser. Med hjälp av fonologiska representationer kan vi utföra rekonstruktion och kräver inte att vi antar att cognate uppsättningar har helt lösts som en förbehandling steg. Representera orden vid varje punkt i en phylogeny och har en modell av hur de förändras ger ett sätt att jämföra olika hypothesized cognate uppsättningar och därmed sluta cognate uppsättningar automatiskt. Fokus på andra problem än återuppbyggnad i tidigare beräkningsmetoder har inneburit att nästan alla befintliga protospråksrekonstruktioner har gjorts manuellt. Men för att få mer exakta rekonstruktioner för äldre språk måste ett stort antal moderna språk analyseras. Det proto-austronesiska språket har till exempel över 1.200 nedstigande språk (21). Alla dessa språk kan potentiellt öka kvaliteten på rekonstruktionerna, men antalet möjligheter ökar avsevärt för varje språk, vilket gör det svårt att analysera ett stort antal språk samtidigt. De få tidigare systemen för automatiserad rekonstruktion av protospråk eller cognate inference (22-24) kunde inte hantera denna ökning av beräknings komplexitet, eftersom de förlitade sig på deterministiska modeller av ljudförändring och exakta men svåråtkomliga algoritmer för rekonstruktion. Att kunna rekonstruera ett stort antal språk gör det också möjligt att ge kvantitativa svar på frågor om de faktorer som är inblandade i språkförändringar. Vi visar potentialen för automatiserad rekonstruktion att leda till nya resultat i historisk lingvistik genom att undersöka en specifik hypotes om regelbundenhet i ljudförändringar som kallas funktionell belastning. Den funktionella belastningshypotesen, som infördes 1955, hävdar att ljud som spelar en viktigare roll för att särskilja ord är mindre benägna att förändras över tid (6). Vår probabilistiska rekonstruktion av hundratals protospråk i den austronesiska phylogeny ger ett sätt att utforska denna fråga kvantitativt, producerar övertygande bevis till förmån för den funktionella belastning hypotesen.
REF använde probabilistiska modeller för att spåra språkförändringar i de austronesiska språken, baserat på ett givet fylogenetiskt träd.
Automated reconstruction of ancient languages using probabilistic models of sound change
{'venue': 'Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America', 'journal': 'Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America', 'mag_field_of_study': ['Computer Science', 'Medicine']}