金園園 焦清局

摘 要：未知甲骨字的語義破譯是甲骨學(xué)研究的重要內(nèi)容之一，也是歷史學(xué)家研究甲骨文遇到的最大瓶頸。隨著甲骨文拓片出土以及相關(guān)研究文獻(xiàn)的增多，甲骨文數(shù)據(jù)呈現(xiàn)海量化和系統(tǒng)化。大規(guī)模甲骨文數(shù)據(jù)的出現(xiàn)為利用計算機(jī)技術(shù)破譯未知甲骨字的語義提供可能，但現(xiàn)有的破譯未知甲骨字語義的方法卻寥寥無幾。本文充分利用現(xiàn)有甲骨文數(shù)據(jù)的海量化和系統(tǒng)化特性，根據(jù)拓片信息構(gòu)建甲骨字網(wǎng)絡(luò)，并使用網(wǎng)絡(luò)的模塊特征分析甲骨字的場景。本文構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)和識別的場景信息為歷史學(xué)家和計算機(jī)學(xué)家破譯未知甲骨字的語義提供新的研究思路和直接的數(shù)據(jù)支持。

關(guān)鍵詞：甲骨字;拓片;復(fù)雜網(wǎng)絡(luò);場景

中圖分類號：TP399 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）04-0008-04

Module Structure-driven Prediction of Oracle Character Scenes

JIN Yuanyuan1 JIAO Qingju1，2

（1.School of Computer and Information Engineering， Anyang Normal University，Anyang Henan 455000;2.Key Laboratory of Oracle Information Processing in Henan Province，Anyang Henan 455000）

Abstract： The semantic interpretation of unknown oracle bone characters is one of the most important contents of oracle bone research， and also the biggest bottleneck for historians in oracle bone inscriptions research. With the discovery of oracle bone rubbings and the increase of related research literatures， oracle bone inscription data shows massive and systematic. The emergence of large-scale oracle bone inscription data makes it possible to use computer technology to decipher the semantics of unknown oracle bone characters. However， few methods exist to decipher the semantics of unknown oracle bone characters. In this paper， the author made full use of the existing oracle bone inscription data of the sea and systematic characteristics， according to the rubbing information to build oracle bone inscription network， and used the network module features to analyze the scene of oracle bone inscription. The network and scene information constructed in this paper provide new research ideas and direct data support for historians and computer scientists to decipher the meaning of unknown oracle bone characters.

Keywords： oracle bone inscriptions;rubbing;complex network;scenes

1 甲骨文研究現(xiàn)狀

甲骨文是迄今為止發(fā)現(xiàn)最早的、能夠全面地記錄漢語言的文字符號，距今已有3 500年的歷史。甲骨文所記載的內(nèi)容極其豐富，涉及商代社會生活的諸多方面，如戰(zhàn)爭、文化、社會習(xí)俗等內(nèi)容。甲骨文的研究會對語言文字學(xué)、考古學(xué)、歷史學(xué)、社會人類學(xué)等學(xué)科產(chǎn)生深刻的影響，具有重要的文化價值和傳承意義[1]。

甲骨字的語義破譯一直是甲骨學(xué)研究最為重要的內(nèi)容。一百多年來，經(jīng)過幾代學(xué)者的努力，在甲骨文字的考釋方面取得了豐碩的成果[2]。孫詔讓是第一個比較系統(tǒng)地考釋甲骨文字的人，其考釋之字有57字;羅振玉撰寫的《殷墟書契考釋》基本上將大部分常用字認(rèn)出;王國維提倡的“二重證據(jù)法”對后世破譯甲骨文字具有深遠(yuǎn)的影響;郭沫若是第一個運(yùn)用歷史唯物主義來研究甲骨文的人，他考釋之字有50字。以上列出的只是較少一部分對甲骨文考釋做出貢獻(xiàn)的學(xué)者。當(dāng)前，中國社會科學(xué)院的宋鎮(zhèn)豪、首都師范大學(xué)的黃天樹、復(fù)旦大學(xué)的裘錫圭和劉釗、清華大學(xué)的李學(xué)勤、北京大學(xué)的李家浩、華東師范大學(xué)的劉志基等人對甲骨學(xué)的研究也做出了巨大貢獻(xiàn)。

然而，人為地考釋甲骨文存在以下問題。第一，破譯甲骨文的語義需要豐富的專業(yè)知識和長期的學(xué)術(shù)鉆研，這一周期往往需要一二十年甚至更長時間。較長的時間周期嚴(yán)重阻礙了甲骨學(xué)的發(fā)展。第二，人為破譯甲骨文字的語義遇到了較大的瓶頸，大概2/3的甲骨文字還未知其義。第三，隨著對甲骨文的研究不斷加深，甲骨學(xué)積累的數(shù)據(jù)已呈現(xiàn)海量化和系統(tǒng)性[3]，而人為地研究甲骨文無法充分利用大規(guī)模的甲骨文數(shù)據(jù)。第四，甲骨字之間通過拓片信息相互聯(lián)系，形成相應(yīng)的語義單元，具有古文字的系統(tǒng)特性，而人為地研究甲骨字，無法很好地反映甲骨文的系統(tǒng)性。

海量化和系統(tǒng)性的甲骨文數(shù)據(jù)，為計算機(jī)學(xué)家研究甲骨文提供了數(shù)據(jù)上的支撐。近年來，與計算機(jī)相關(guān)的甲骨文研究開始逐漸增多，甲骨文的研究進(jìn)入了以人工研究為主和以計算機(jī)為輔的時代。目前，國內(nèi)以計算機(jī)為輔助的研究在甲骨文輸入和可視化、甲骨字識別、甲骨文資料庫構(gòu)建、甲骨文片綴合、甲骨文字語義預(yù)測等方面均取得了豐碩的成果。

甲骨文輸入和可視化方面。2004年，劉永革[4]等人通過建立甲骨文圖片化字庫，實現(xiàn)了甲骨文的可視化輸入。同年，肖明[5]等人利用模糊數(shù)學(xué)模型對甲骨文象形編碼進(jìn)行研究，并運(yùn)用熵理論得到甲骨文編碼的最佳碼長度為3。2008年，通過分析甲骨文字形、讀音等特征，顧紹通[6]等人設(shè)計了一種拆分取碼和現(xiàn)代漢字拼音的方法輸入甲骨文字形。2012年，為了解決甲骨字輸入難和定量難的問題，吳琴霞和栗青生[7]提出了一種利用有向筆段和筆元相結(jié)合的方法來描述甲骨文字。甲骨字識別方面。2014年，高峰[8]等人利用語境分析生成的候選字庫得到對應(yīng)的甲骨文語義構(gòu)件向量，然后結(jié)合基于Hopfield網(wǎng)絡(luò)的識別結(jié)果計算待識別的甲骨文模糊字的匹配度，根據(jù)匹配度識別甲骨字。2016年，顧紹通[9]通過拓片頂點、拓?fù)潢P(guān)系、拓片編碼相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)刻畫甲骨文字形頂點之間的關(guān)系，將其轉(zhuǎn)化為拓?fù)鋱D形，通過計算基準(zhǔn)拓?fù)浜痛錅?zhǔn)之間的歐式距離識別甲骨字形。2017年，劉永革和劉國英[10]以甲骨文圖片為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，通過提取甲骨文字的骨架特征，并結(jié)合支持向量機(jī)對甲骨文字進(jìn)行識別。甲骨文資料庫構(gòu)建方面。2004年，江銘虎[11]等人介紹了用于計算機(jī)處理的甲骨文字庫、句法分析和綜合知識庫的建立方法以及計算機(jī)甲骨文輔助辨識分析的工作原理。2010年，毛建軍[12]撰寫論文調(diào)查和分析了國內(nèi)外甲骨文全文數(shù)據(jù)庫的建設(shè)情況，并給出思考和建議。2015年，李志勇和高峰[13]借鑒知網(wǎng)的構(gòu)建體系，建立了一個融合甲骨文、現(xiàn)代漢語的語義數(shù)據(jù)庫。甲骨文片綴合方面。2010年，王愛民[14]等人通過提取甲骨片的輪廓信息和輪廓片段特征向量信息，建立甲骨文碎片數(shù)據(jù)庫，進(jìn)而綴合甲骨文碎片。2011年，王愛民[15]等人利用位置數(shù)、碎片邊界、碎片上文字筆畫、碎片邊界上文字方面信息對甲骨文進(jìn)行綴合。甲骨文語義預(yù)測方面。2012年，袁冬[16]等人提出基于實例的甲骨文釋文機(jī)器翻譯方案，并實現(xiàn)了一個機(jī)器翻譯系統(tǒng)。2014年，熊晶[17]等人通過引入計算機(jī)輔助翻譯的技術(shù)，將已經(jīng)過甲骨文專家確認(rèn)正確的現(xiàn)代漢語釋讀存儲在翻譯記憶庫中，實現(xiàn)了專家知識的共享和重用。2015年，高峰等人[18]首先構(gòu)建了一個融合甲骨文和現(xiàn)代漢語的語義知識庫，然后通過可拓模型解決甲骨卜辭釋義問題。同年，熊晶[19]等人在文本挖掘的基礎(chǔ)上，結(jié)合語義Web技術(shù)，將實體及其關(guān)系資源描述框架（RDF）化，并在生成的RDF集合中進(jìn)行語義搜索，利用本體關(guān)系和本體推理挖掘RDF對象間顯式或隱式的語義關(guān)系。國際國內(nèi)合作上。2016年，中山大學(xué)、北京微軟研究院以及瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)的研究人員通過圖像處理的方式識別甲骨字[20]。2016年，德國馬克斯普朗克研究所和上海大學(xué)的研究人員構(gòu)建了有關(guān)動物甲骨字的認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)[21]。

雖然一些計算機(jī)學(xué)家在研究甲骨文方面取得了顯著的成績，但還存在很多問題需要我們深入地研究。例如，現(xiàn)有計算機(jī)學(xué)家的研究與預(yù)測未知甲骨文字的語義還有相當(dāng)一段的距離;現(xiàn)有的研究方法并沒有充分利用大規(guī)模甲骨文數(shù)據(jù)提高語義預(yù)測的正確率。

針對以上問題，本文利用大規(guī)模的甲骨字網(wǎng)絡(luò)和其模塊結(jié)構(gòu)特征對甲骨字的場景進(jìn)行預(yù)測和分析。首先，利用拓片數(shù)據(jù)，通過建模構(gòu)建甲骨字網(wǎng)絡(luò);其次，利用模塊挖掘算法ClusterONE[22]識別網(wǎng)絡(luò)中的模塊;最后，通過分析不同模塊內(nèi)已識和未識甲骨字之間的關(guān)系及不同模塊之間的重疊性分析甲骨文系統(tǒng)的場景特征。

2 甲骨字網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

在本文中，筆者以收集的72 151片甲骨文拓片為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，通過建模構(gòu)建甲骨字之間相互聯(lián)系的網(wǎng)絡(luò)。在構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)之前，筆者對所有的拓片信息進(jìn)行預(yù)處理。第一，對于甲骨字之間殘缺的甲骨字，使用省略號代替。第二，如果一個拓片中只含有一個甲骨字，那么將無法獲取這個字和其他字之間的信息。因此，除去不含有甲骨字和含有一個甲骨字的拓片，共獲取71 891片拓片。第三，由于甲骨文系統(tǒng)中的“卜”被經(jīng)常使用，但“卜”卻不具有實際的語義信息，因此，在構(gòu)建甲骨字網(wǎng)絡(luò)時，不計算此字和其他甲骨字之間的距離。在拓片中，筆者以省略號代替“卜”字。

為了構(gòu)建甲骨字網(wǎng)絡(luò)，本文需要定義甲骨字和甲骨字之間的距離（或稱相似性）。在定義甲骨字之間的距離時，筆者以拓片為語義單位構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)：同一拓片中的任意兩個甲骨字之間都存在距離，假設(shè)拓片中兩個甲骨字分別為i和j，那么i和j之間的距離為[dij][見公式（1）];如果兩個甲骨字i和j之間有殘缺的甲骨字，那么i和j之間的不僅包含[dij]，而且包含它們之間殘缺甲骨字的信息length[見公式（2）]。

[dij=101interal] ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （1）

[interal=lj-li ? ? ? ? ? i和j之間無殘缺字length+lj-li i和j之間有殘缺字] ? ? ? ?（2）

其中，公式（1）中的參數(shù)interal由公式（2）定義。在公式（2）中，[li]和[lj]分別表示甲骨字i和j在拓片中的位置且字j在字i的后面。若甲骨字i和j之間有殘缺的甲骨字，經(jīng)過試驗驗證length設(shè)置為2。

對于所有的71 891片甲骨拓片，筆者以6 199個甲骨字為基礎(chǔ)，構(gòu)建6 199×6 199大小的相似性矩陣D（即權(quán)重網(wǎng)絡(luò)）。首先，如果兩個甲骨字i和j在同一甲骨片上出現(xiàn)，使用公式（1）和（2）進(jìn)行計算，并把[dij]賦予[Dij]處;其次，如果兩個甲骨字在不同的拓片上出現(xiàn)，那么把這兩個字在不同拓片上計算的相似性距離在同一個D位置上疊加。圖1給出了計算相似性矩陣D的一個簡單示意圖。圖中有兩個拓片，共有9個甲骨字。以這9個甲骨字為基礎(chǔ)，構(gòu)建大小為9×9的相似性矩陣。例如，利用公式（1）和（2）計算甲骨字2和甲骨字4之間的距離，然后把[d2，4]的值放在相似矩陣[D2，4]的位置上;再次，如果兩個甲骨字在不同拓片上同時出現(xiàn)，需要分別計算這兩個甲骨字在不同拓片上的相似性距離，然后相加放在相似性矩陣對應(yīng)的位置上。如圖中的甲骨字5和6，分別計算甲骨字5和6在拓片1和2上的距離[d15，6]和[d25，6]，然后把[d15，6]和[d25，6]相加放在相似性矩陣[M5，6]的位置上。最后，依據(jù)71 455個拓片信息，得到6 199個甲骨字之間的相似矩陣，這個矩陣共包含了160 964條有權(quán)重邊。為了保證邊信息能真實反映甲骨字之間的拓片信息，筆者保留了權(quán)重大于5的邊，共有5 474個甲骨字和75 611條邊。

3 甲骨字場景預(yù)測

3.1 模塊結(jié)構(gòu)識別算法描述

模塊結(jié)構(gòu)是復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的一種典型特征。模塊是網(wǎng)絡(luò)中的一個子網(wǎng)絡(luò)，其要求模塊中的結(jié)點之間緊密相連，而與網(wǎng)絡(luò)中其他結(jié)點連接稀疏。由于模塊中的結(jié)點具有相似的屬性，因此，模塊結(jié)構(gòu)在很多領(lǐng)域都取得了成功的應(yīng)用。在本文中，筆者以模塊中的甲骨字描述同一場景為假設(shè)對甲骨字網(wǎng)絡(luò)的模塊進(jìn)行識別。

甲骨字網(wǎng)絡(luò)中的模塊結(jié)構(gòu)具有獨特之處：一是甲骨字的語義具有多樣性，在模塊結(jié)構(gòu)方面表現(xiàn)為，甲骨字可能會屬于不同的模塊，因此模塊具有重疊性;二是由于甲骨字的單音節(jié)詞較多，因此，描述場景的甲骨字個數(shù)較少。這就會造成甲骨字網(wǎng)絡(luò)中模塊的尺度較小，含有結(jié)點較少。在本文中，筆者使用Nepusz等人開發(fā)的ClusterONE網(wǎng)絡(luò)聚類算法，此算法不僅能發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中較小的模塊，而且能識別模塊中重疊的結(jié)點。

ClusterONE算法首先定義目標(biāo)函數(shù)凝聚度[Cohesiveness，f，見公式（3）]，然后通過逐步迭代實現(xiàn)模塊的識別。此算法主要包含兩個部分，第一部分具體包含以下六個步驟。第一步，選定網(wǎng)絡(luò)中結(jié)點度數(shù)（或者權(quán)重之和）最大的結(jié)點[v0]作為種子結(jié)點，令模塊[V0=v0]，并設(shè)置步數(shù)[t=0]。第二步，計算模塊[Vt]的凝聚度值，令[Vt+1=Vt]。第三步，對于與模塊[Vt]中結(jié)點有邊相連的任意外部結(jié)點v，計算凝聚度[V=Vt?v]。如果[fV>fVt+1]，則[Vt+1=V]。第四步，對于與模塊[Vt]中結(jié)點有邊相連的外部結(jié)點[V]，計算[V=Vt/v]。如果[fV>fVt+1]，則[Vt+1=V]。第五步，如果[Vt≠Vt+1]，并且新的凝聚度值增加，返回步驟2;如果[Vt=Vt+1]，則[Vt]是識別的模塊結(jié)果。

[fv=winvwinV+wboundV+pV] ? ? ? ? ? ? ?（3）

在公式（3）中，[win]表示模塊V中所有結(jié)點權(quán)重之和;[wbound]表示模塊V中的結(jié)點與網(wǎng)絡(luò)中其余結(jié)點連接邊的權(quán)重之和;[PP>0]表示懲罰系數(shù)，可根據(jù)實驗情況設(shè)定。

第二部分，第一部分識別的很多模塊之間具有很大的重合性，因此，ClusterONE算法要對這些重合的模塊進(jìn)行合并。如果兩個模塊間的[ω]值[[ω]的定義見公式（4）]大于0.8，合并這兩個模塊為一個模塊，并逐步迭代合并前一步驟中所有的模塊得到最終的結(jié)果。

[ωA，B=A?B2A×B] ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（4）

其中，A和B為兩個模塊，[A]和[B]是模塊[A]和[B]中結(jié)點的個數(shù)。

3.2 預(yù)測的甲骨字場景分析

在本節(jié)中，筆者使用嵌套在Cytoscape軟件的ClusterONE算法對甲骨字網(wǎng)絡(luò)的社團(tuán)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。含有5 474字的甲骨文網(wǎng)絡(luò)被劃分成1 393個社團(tuán)，其中最大的社團(tuán)含有1 553個甲骨字。其余的社團(tuán)含有的甲骨字均為4～50個，其中3個社團(tuán)含有的甲骨字在100個左右。在分析社團(tuán)時，筆者除去最大的社團(tuán)，即包含1 553個甲骨字的社團(tuán)。

筆者對社團(tuán)尺度為4～50的甲骨字進(jìn)行了著重分析，通過分析筆者發(fā)現(xiàn)，一些社團(tuán)的甲骨字描述了“打獵”事件。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)：描述“打獵”的甲骨字極少，大概7～20甲骨字就可以描述一場完整的“打獵”事件;描述“打獵”事件的一些社團(tuán)存在重疊甲骨字，而這些甲骨字主要表示的是時間、地點、獵物的數(shù)量;而未重疊的甲骨字主要體現(xiàn)在不同“打獵”場景下的人名、獵物的種類、打獵的工具、獵物的種類等。這些分析為人們認(rèn)識未識甲骨字的場景語義提供直接的推測數(shù)據(jù)。

除了打獵社團(tuán)之外，筆者還分析了有關(guān)“戰(zhàn)爭”的社團(tuán)。描述“戰(zhàn)爭”的社團(tuán)相對來說比較多，共涉及約50個社團(tuán)（初步分析，更加詳細(xì)的數(shù)據(jù)需要甲骨文專家考證。需要注意的是，這50個社團(tuán)中的大部分甲骨字是已識，其他社團(tuán)中包含的未識甲骨字也可能是描述戰(zhàn)爭的）。與“打獵”社團(tuán)相比，描述“戰(zhàn)爭”的社團(tuán)更加詳細(xì)，包含的甲骨字更多。具體的分析：描述“戰(zhàn)爭”社團(tuán)之間也有重疊的甲骨字，這些甲骨字也是用來表示時間、地點等信息;描述“戰(zhàn)爭”社團(tuán)中未重疊的甲骨字，可能涉及戰(zhàn)爭人物、戰(zhàn)爭策略、戰(zhàn)爭前的祭祀、戰(zhàn)爭祭祀品等信息。我們進(jìn)一步的預(yù)測是，有關(guān)描述戰(zhàn)爭祭祀品的甲骨字在不同的社團(tuán)中也是不重疊的，這種信息意味著，不同的戰(zhàn)爭對當(dāng)權(quán)人的意義不同。

4 結(jié)論

未知甲骨字語義破譯不僅是歷史學(xué)家研究甲骨學(xué)的最大瓶頸，也是計算機(jī)學(xué)家研究甲骨文遇到的最大挑戰(zhàn)。本文利用大規(guī)模的甲骨文拓片數(shù)據(jù)構(gòu)建甲骨字網(wǎng)絡(luò)。構(gòu)建的甲骨字網(wǎng)絡(luò)不僅能充分反映古文字單音詞多、復(fù)音節(jié)詞少的特征，而且能捕捉甲骨文系統(tǒng)的語義單元及甲骨字在拓片上的同現(xiàn)信息。在甲骨字網(wǎng)絡(luò)上，利用網(wǎng)絡(luò)的模塊結(jié)構(gòu)特征，并結(jié)合ClusterONE算法識別網(wǎng)絡(luò)中的模塊。根據(jù)模塊分析甲骨字的場景。本文使用的方法和得到的數(shù)據(jù)為歷史學(xué)家和計算機(jī)學(xué)家破譯未知甲骨字的語義提供了新的思路。

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