\chapter{ASPECTOS CONCEITUAIS}

\section{LIBRAS}
\label{sec:libras}

A Língua Brasileira de Sinais é a língua utilizada pelos surdos para se comunicar no Brasil. As línguas de sinais não diferem muito das línguas faladas, sendo tão complexas e expressivas quanto elas. A \libras está presente em todos os níveis de análise das outras línguas, possuindo também sua própria gramática, sua própria sintaxe e seu próprio vocabulário. A principal diferença em relação às línguas faladas é o fato da \libras ser uma língua visual-espacial, que é feita através de gestos e expressões com mãos, cabeça e corpo, percebidos pela visão. É portanto diferente do português por exemplo, que é uma língua oral-auditiva pois usa sons percebidos pela audição.

\subsection{A morfologia do sinal}

A formação de um sinal é definida basicamente por cinco parâmetros, quatro que se referem às mãos: configuração, localização (ou ponto de articulação), movimento e a orientação das palmas, e um quinto que se refere ao uso dos recursos não-manuais, que incluem expressões faciais, movimentos da boca, direção do olhar, o que permite a expressão de um número significativamente maior de informações linguísticas.

A configuração das mãos refere-se às formas das mãos, que podem ser da datilologia (alfabeto digital) ou outras formas feitas pela mão dominante (mão direita para os destros), ou pelas duas mãos. Já a localização é o lugar, no corpo ou no espaço, em que o sinal é articulado, podendo a mão tocar alguma parte do corpo ou estar em um espaço neutro. O movimento envolve tanto os movimentos internos da mão, quanto do pulso, movimentos direcionais no espaço, e o conjunto de movimentos no mesmo sinal. A orientação das palmas das mãos é a direção para a qual a palma da mão aponta na produção do sinal. Pode ser para cima, para baixo, para o corpo, para frente, para a esquerda ou para a direita. Por fim, os traços não-manuais envolvem expressão facial, movimento corporal e olhar. Sinais como BONITO, BONITINHO e BONITÃO, por exemplo, são representados pela mesma configuração, posição, movimento e orientação da mão, no entanto possuem expressões faciais diferentes.

\subsection{Convenções da Forma escrita}
\label{sec:convencoes}

Nesta seção são descritas as convenções que adotamos ao longo do trabalho quanto à representação de \libras na forma escrita.

\begin{enumerate}

\item Sinais em LIBRAS são representados por letras maiúsculas em português. Exs: CASA, BOLA.
\item Duas ou mais palavras separadas por hífen representam um sinal único. Exs.: CORTAR-COM-FACA, COMER-MAÇÃ
\item Quando uma palavra é representada por Datilogia (alfabeto manual), ela aparece separada letra por letra. Exs.: M-A-R-C-E-L-O
\item Concordância de número/pessoal ou de lugar é feita com elementos subscritos aos sinais. Ex: JOÃOa MARIAb aDARb PRESENTE (o verbo dar concorda com os pontos a e b, que se referem a João e Maria, respectivamente).
\item Expressões faciais/corporais e advérbios de intensidade são indicados sobrescritos ao sinal.\\
Exs: $ANDAR^{rapidamente}$, $SIM^{balanca-cabeca}$
\item Por geralmente não haver uma desinência para diferenciar entre masculino e feminino e singular ou plural nos sinais, eles serão representados com um @ no fim. Portanto, AMIG@ significa ``amigo'', ``amiga'', ``amigos'' ou ``amigas''.

\end{enumerate}

\subsection{SignWriting}

A notação para escrita em \libras descrita na seção~\ref{sec:convencoes} é a alternativa normalmente utilizada pelos diversos artigos e estudos nessa área, uma vez que não existe uma forma oficial de representação gráfica. No entanto, como é evidente, esta notação traz pouca ou nenhuma informação sobre os aspectos morfológicos dos sinais utilizados, isto é, a partir do lexema CASA é impossível imaginar como seria o correspondente sinal; em contraposição, as palavras em português são formadas por uma sequência de sílabas que representam unidades sonoras bem conhecidas, que permitem ao leitor ``sintetizar'' o som da palavra, mesmo sem nunca tê-la visto antes.

Mas existe também uma notação que possibilita a escrita de línguas de sinais de forma a explicitar os aspectos morfológicos do sinal, sendo denominada \sw, e que pode ser utilizada para escrever sinais de qualquer língua de sinais, a exemplo do nosso alfabeto romano que também permite a escrita de várias línguas diferentes.

Este sistema foi inventado em 1974 pela americana Valerie Sutton, uma dançarina que havia dois anos antes desenvolvido a DanceWriting. 

Com um símbolo de \sw é possível especificar características do sinal como posição, forma da mão, articulação dos dedos, expressões facial e corporal etc. Um exemplo de texto em \sw pode ser observado na figura~\ref{fig:sw}.

\begin{figure}[!h]
  \centering
  \includegraphics[scale=0.7]{imagens/sw.png}
  \caption{Exemplo de texto em \sw}
  \label{fig:sw}
\end{figure}

O sistema começou a receber atenção no Brasil desde 1996, tendo como uma das obras mais relevantes sobre o assunto Dicionario Enciclopedico Ilustrado Trilingue~\cite{capovilla}, cujo autor é o psicólogo responsável pela adaptação do \sw para a \libras; outra importante obra é o Manual de SignWriting~\cite{manualsw}, que é uma adaptação da obra originalmente americana, escrita pela própria Valerie Sutton, sendo focada em mostrar o \sw no contexto da \libras.

Uma das principais vantagens do \sw é permitir aos surdos que escrevam em sua própria língua, sem que seja necessário recorrer a escrita fonética da língua oral para simbolizar os sinais. No entanto atualmente a aceitação da notação pela comunidade surda ainda é baixa, sendo um dos principais motivos considerados sua complexidade que a torna de difícil aprendizado.

Outro fato observado pelo grupo é que na prática vários sinais da \libras são difíceis de se escrever em \sw pela dificuldade de se determinar os valores dos atributos que formam o símbolo do \sw, e isto, cremos, pode também ser um motivo para a não receptividade ao \sw.

Se junta ainda o fato de que, ao contrário da \libras, o \sw é uma criação artifical, feita por ouvintes como uma solução a ser assimilada pelos surdos (muito embora se admita que haja um certo envolvimento para um aprimoramento do \sw neste sentido).

\subsection{Classes gramaticais}

As classes ou categorias gramaticais correspondem a paradigmas sobre um corpo de palavras. Através desses paradigmas se obtêm novos lexemas a partir de outros. Há também paradigmas relacionando elementos de classes gramaticais distintas. A exemplo, cita-se a concordância de número entre substantivos e verbos.

O conjunto das classes gramaticais da \libras é bem mapeado no do português, havendo em cada apenas uma categoria não presente no outro. Seguem observações sobre as categorias da \libras \cite{gramatica_libras}:

\begin{itemize}

\item Verbos

Basicamente, há dois tipos de verbos: os que não fazem concordância e os que fazem (chamados também de \emph{plain} e \emph{non-plain}, respectivamente). Os que não concordam estão sempre no infinitivo, sendo mais simples.

Ex.: EU TRABALHAR ESCRITÓRIO.

Já quanto aos que concordam, podem fazê-lo de três maneiras:

\begin{enumerate}

\item Concordância número-pessoal: 

A orientação marca as pessoas do discurso. O ponto inicial concorda com o sujeito e o final, com o objeto.

Ex.: 1sPERGUNTAR2s = ``eu pergunto a você''  é diferente de 2sPERGUNTAR1s = ``você me pergunta''

\item Concordância de gênero (pessoa, animal, coisa): configuração de mão se altera; 

Ex.: quanto aos sinais do verbo andar, ``pessoa anda'' $\neq$ ``carro anda'' $\neq$ ``animal anda''

\item Concordância com a localização: ocorre com verbos designando ações que começam ou terminam em determinado lugar. A explicação fica mais simples através de exemplo: para se indicar que algo foi colocado sobre a mesa deve-se, antes de se sinalizar o verbo 'colocar', representar a mesa em certo ponto de articulação; o sinal do verbo deve, então, ser realizado tendo como destino o ponto de articulação do sinal de mesa.

\end{enumerate}

\item Classificadores
Os classificadores são configurações de mão que, substituindo o nome que as precedem, pode vir junto ao verbo para classificar o sujeito ou o objeto que está ligado à ação do verbo. Portanto os classificadores na LIBRAS são marcadores de concordância de gênero: PESSOA, ANIMAL, COISA. Os classificadores para PESSOA e ANIMAL podem ter plural, que é marcado ao se representar duas pessoas ou animais simultaneamente com as duas mãos ou fazendo um movimento repetido em relação ao número.

\item Artigo
Se em português não há correspondente direto dos classificadores da \libras, nesta linguagem não há o correspondente ao artigo.

\item Pronomes

\begin{enumerate}

\item Pronomes pessoais

Essa subcategoria de pronomes em \libras não possui apenas as classificações singular e plural, mas indicam até certa quantidade mais precisamente o número de pessoas do discurso. Por exemplo, existem sinais para: EU, NÓS 2, NÓS 3, NÓS 4, NÓS-GRUPO e NÓS-TODOS. O mesmo vale para as segunda (VOCÊ) e terceira (ELE) pessoas.

Lista completa:

\begin{enumerate}

  \item primeira pessoa (singular, dual, trial, quatrial e plural): EU; NÓS-2, NóS-3, NÓS-4, NÓS-GRUPO, NÓS-TOD@;
  \item segunda pessoa (singular, dual, trial, quatrial e plural): VOCÊ, VOCÊ-2, VOCÊ-3, VOCÊ-4, VOCÊ-GRUPO, VOCÊ-TOD@;
  \item terceira pessoa (singular, dual, trial, quatrial e plural): EL@, EL@-2, EL@-3, EL@-4, EL@-GRUPO, EL@-TOD@

\end{enumerate}

 \item Pronomes demonstrativos / advérbios de lugar

Os pronomes demonstrativos e os advérbios de lugar possuem basicamente o mesmo sinal em LIBRAS. EST@ / AQUI, ESS@ / AÍ  e AQUELE / LÁ são feitos apontando-se para os locais apropriados acompanhados de um olhar para o mesmo. 

 \item Pronomes interrogativos

Os pronomes QUE, QUEM, POR-QUE são utilizados geralmente no início da frase, enquanto QUAL, COMO, PARA-QUE, ONDE e QUEM (no sentido de ``quem é?”) são usados no final.

Sempre simultaneamente aos pronomes ou expressões interrogativas há uma expressão facial indicando que a frase está na forma interrogativa.
\end{enumerate}

\item Adjetivos

Os adjetivos geralmente vêm após o substantivo que qualificam e representam a característica de forma icônica.

\item Advérbios

Os advérbios de intensidade ou de modo não possuem sinais próprios e são indicados modificando a velocidade ou repetindo várias vezes o sinal a que se referem. Como não há marca de tempo nos verbos, os advérbios HOJE, PASSADO (ou ONTEM, ANTEONTEM) e FUTURO (AMANHÃ) são geralmente usados no início da frase para darem essa idéia.

\end{itemize}


\subsection{Estrutura sintática na LIBRAS}
 
Segundo~\citeonline{ronice1999} a ordem base presente na \libras é a SVO (Sujeito--Verbo--Objeto). Ordem base, pois justifica que qualquer estrutura poderia ser entendida nessa ordem e que as demais ordens podem ser derivadas desta e não o contrário. Isso não significa que a ordem mais comum seja SVO. Existem muitas situações para as quais a melhor ordem é OSV (na qual ocorre o fenômeno de topicalização, que consiste em se evidenciar o assunto primeiro, para contextualização) ou ainda SOV. 

Resumidamente, em \libras permite-se SVO, OSV e SOV (estes dois últimos, com restrições). Essas restrições são, de modo geral, devidas à exigência de concordância entre verbo e sujeito/objeto e à presença de marcas não-manuais.

SOV é preferível em frases onde figura certa “iconicidade”, como em MULHER TORTA COLOCAR-NO-FORNO. Ou seja, primeiro mostra-se a torta e depois coloca-se a no forno. Essa ordem é útil para que primeiro se posicionem os objetos no espaço e depois se sinalize a ação, ligando-os.

Ex.: JOAOa MARIAb aDARb LIVRO. 

OSV é muito utilizado também (muitos apontam como a ordem mais comum, como \citeonline{brito2006estrutura}), pois representa a ordem tópico-comentário, permitindo primeiro que se explique o contexto ao seu interlocutor para depois se explicitar a ação ocorrida. É bastante comum, desde que não haja restrições ao seu uso.

\subsection{Graduação de Complexidade da \libras}

Considerando todas essas características e dificuldades apresentadas, montamos o que seria uma definição da LIBRAS em diversos níveis de complexidade, onde cada nível acrescenta uma camada extra de complexidade à língua. Essa escala foi dividida em 2: uma analisa somente o sinal e seus aspectos internos (nível léxico) e outra analisa a estrutura da frase como um todo (nível sintático). O objetivo dessa escala é também servir de guia para uma implementação iterativa do trabalho, aumentando a complexidade a cada nível.

A figura \ref{fig:gradlibras_palavra} mostra a graduação no nível da palavra e a figura \ref{fig:gradlibras_frase}, ao nível da frase.

\begin{figure}[h]  
  \includegraphics[scale=0.7]{imagens/graduacaoLibras_palavra.png}
  \caption{Graduação da LIBRAS - nível de palavra}
  \label{fig:gradlibras_palavra}
\end{figure}

\begin{figure}[h]
  \includegraphics[scale=0.7]{imagens/graduacaoLibras_frase.png}
  \caption{Graduação da LIBRAS - nível da frase}
  \label{fig:gradlibras_frase}
\end{figure}

\section{Linguística}

\subsection{Gramáticas para Linguagens Naturais}

Uma linguagem formal é um conjunto de cadeias, onde cada cadeia pode ser formada combinando-se os símbolos de um alfabeto $\Sigma$, formando então um subconjunto de $\Sigma$*(todas as combinações possíveis de símbolos). Uma gramática é um conjunto de regras que definem a formação dessas cadeias, portanto uma gramática define uma linguagem. Assim sendo, existe uma relação de equivalência entre gramáticas e linguagens, dado um deles existe sempre pelo menos um correspondente do outro.

O linguista Noam Chomsky, em 1959, definiu uma hierarquia com 4 tipos de gramáticas (linguagens), sendo a de tipo 0 (linguagens recursivamente enumeráveis) a que não apresenta nenhuma restrição e cada tipo subsequente: 1 (linguagens sensíveis ao contexto), 2 (linguagens livres de contexto) e 3 (linguagens regulares) mais restritivo que o anterior. Ou seja, tanto para gramáticas como para linguagens: $tipo 3 \subseteq tipo 2 \subseteq tipo 1 \subseteq tipo 0$.~\cite{chomsky1959}

Além da correspondência entre linguagens e gramáticas, há ainda a correspondência desses com os reconhecedores, que aceitam sentenças pertencentes à linguagem correspondente e rejeitam as sentenças não correspondente à linguagem; as correspondências são: linguagens regulares $\leftrightarrow$ autômato finito; linguagens livre de contexto $\leftrightarrow$ autômato de pilha; linguagem recursivamente enumerável $\leftrightarrow$ máquina de Turing.

Uma gramática deve ser capaz de produzir todas as sentenças sintaticamente possíveis da linguagem correspondente e deve ser incapaz de gerar sentenças sintaticamente inválidas para a mesma linguagem. No entanto, devido a enorme complexidade das linguagens naturais, não se consegue encontrar uma gramática perfeita que representa uma língua, sendo qualquer gramática definida no contexto de linguagens naturais uma aproximação da realidade, ou seja, gerará e reconhecerá algumas sentenças inválidas.

Trabalhos de linguistas têm procurado analisar a estrutura sintática de sentenças através de árvores sintáticas~\cite{fiorin2005}, o que nos leva ao uso das gramáticas livre de contexto, pois essas correspondem a autômatos de pilha, que são capazes de reconhecer estruturas em árvores. O próprio Chomsky também desenvolveu a teoria de \emph{gramáticas transformativas} para efetuar análises e transformações sintáticas de linguagens naturais baseando-se em gramáticas livre de contexto~\cite{friedman1971}.

Além disso, o uso de gramática livre de contexto para descrever uma linguagem natural, que a princípio parece corresponder a uma gramática irrestrita, se dá pelo fato de que o uso dos tipos superiores implicaria numa complexidade computacional muito elevada para o reconhecimento de sentenças, tornando impraticável seu uso em aplicações em que o tempo do processamento é relevante, caso da maioria delas.

Em~\cite{luft2002} temos um trabalho de um linguista que procura gerar uma descrição do Português com o uso de regras de produção de gramáticas livres de contexto, também apresentando as estruturas sintáticas analisadas na forma de árvores.

\subsection{Gramáticas transformacionais}

A teoria de \emph{gramáticas transformacionais} foi criada e descrita por Noam Chomsky em seu livro Aspects of the Theory of Syntax~\cite{chomsky65} em que procura criar uma teoria geral da linguística que evidencie o substrato comum inerente a todas as línguas humanas (esse conjunto de normas bases é a própria ''linguagem'', a capacidade inata de qualquer ser humano aprender sua língua materna)~\cite{lyons1970}.

Chomsky faz um avanço significativo no sentido da formalização teórica na área da linguística, no entanto essa formalização ainda fica aquém do necessário para utilização em computadores. Assim sendo, pesquisadores da computação procuraram interpretar a proposta de Chomsky, preenchendo lacunas e fazendo alterações quando necessário para torná-la algo computacionalmente tratável. A primeira proposta de formalização das gramáticas transformacionais foi apresentada pelo livro~\cite{friedman1971}, escrito em 1971.

Originalmente Chomsky descreve três tipos de representação da linguagem:

\begin{itemize}
 \item Gramática gerativa (geração linear de sentenças)
 \item Gramática de estrutura de frase (geração de sentenças com aninhamento)
 \item Gramática transformativa  
\end{itemize}

Uma gramática transformativa é composta de:

\begin{itemize}
 \item Estrutura de frase 
 \item Dicionário (léxico) 
 \item Transformações
\end{itemize}

A \emph{estrutura de frase} é uma gramática livre de contexto ordenada, da mesma forma que gramáticas livres de contexto, mas com algumas restrições adicionais.

Os nós das árvores, que descrevem as estruturas sintáticas, podem ser qualificados por símbolos complexos.

Um \emph{símbolo complexo} é formado por uma lista de \emph{''value + feature''}, em que value = {*, +, -}, sendo o * um sinal de indefinição, o + de obrigatoriedade de presença e o - de obrigatoriedade de ausência (presença e ausença do featuure).

\emph{Features} podem ser dos seguintes tipos:

\begin{itemize}
 \item Categoria: verbo, substantivo, artigo etc. 
 \item Inerência: qualificação subjetiva, como HUMANO, ABSTRATO, COISA, ANIMAL, ANIMADO etc. 
 \item Contexto: descreve uma árvore que se for uma sub-árvore na árvore analisada, pode determinar a obrigação de presença ou ausência de determinado elemento (qualificado por feature de categoria ou inerência). 
\end{itemize} 

O \emph{dicionário} da gramática transformativa é composto por um conjunto de definições de features, um conjunto de regras de redundância, e um conjunto de entradas léxicas, sendo cada uma dessas entradas formadas por um vocabulário e um símbolo complexo (vocabulário é formado por vários vocábulos).

A \emph{inserção léxica} é o processo pelo qual se insere vocábulos aos nós da árvore que assim permite. A inserção deve ser feita mediante a análise dos símbolos complexos (um vocábulo possui um símbolo complexo, que deve ser compatível com símbolo complexo do nó no qual será inserido).

A \emph{análise} para que uma transformação ocorra, uma determinada descrição estrutural (structural description) deve estar presente na árvore; além disse se efetua um teste de inclusão entre símbolos complexos (entre a descrição de estrutura e a árvore).

Para que uma inserção léxica ocorra, uma determinda feature contextual deve estar presente na árvore; além disso se efetua um teste de compatibilidade entre símbolos complexos da entrada léxica e do elemento (elemento é nó onde ocorre inserção léxica).

Exemplo de transformação:

\begin{verbatim}
    TRANS PLADEL // identificação
    SD % 2 INDEF N |-SG| % . // descrição da estrutura 
                             //na qual se aplica a transformação
    SC ERASE 2. // mudança estrutural aplicada
\end{verbatim}

As mudanças também podem ser mudanças condicionais. Fica assim: \emph{IF restrição THEN mudança ELSE mudança}.

Além das transformações, a terceira componente da gramática transformativa pode contar também com um \emph{programa de controle}, que na verdade é um programa, cujas instruções são as transformações definidas, ou seja, o programa de controle é uma forma de ordenar as transformações e determinar sobre quais pontos elas são aplicadas.

Exemplos de programas de controle:

\begin{verbatim}

1) CP PASSIVE. // aplica a transformação PASSIVE 
               // mudança é efetuada caso haja alguma sub-árvore que
               // condiza com a estrutura definida na transformação.

2) CP PASSIVE, FLIP, REGDEL. // aplica várias transformações

3) CP I. // aplica todas as transformações do conjunto I 
         // para cada S existente na árvore
         // isso é efetuado ciclicamente até que 
         // não se possa mais operar nenhuma mudança

\end{verbatim}

Como uma linguagem de programação, o programa de controle conta também com elementos de controles, que são: IN, RPT (repeat), IF, FLAG, GOTO, TRACE, STOP.


E é com base nesses estudos realizados é que percebe-se que a gramática transformativa é uma ferramenta poderosa na análise de estruturas sintáticas e que já considera vários aspectos previsivelmente relevantes para processos de tradução; um exemplo é o fato do verbo na \libras ter uma concordância quanto ao sujeito ser COISA, ANIMAL OU HOMEM. Trata-se aqui de um caso a ser tratado com as features de inerência.

Torna-se claro aqui que um tradutor em si na verdade pode-se constituir em um programa de controle de gramática transformativa que invocaria as transformações adequadas, nos momentos adequados, nos pontos adequados.

\section{Tradução Automática}
\label{sec:mt}

O problema da tradução de um texto em outro feito por máquinas é um problema com diversas soluções adotadas por muitos pesquidores~\cite{vauquois1976}. Uma abordagem muito utilizada era a tradução por regras, ou seja, definiam-se regras morfogógicas, sintáticas ou semânticas para se fazer a ponte entre as duas línguas. Esse método exige alto conhecimento das línguas, e grande participação de especialistas nelas para a criação das regras. Atualmente, diz-se que estamos na ''era da tradução estatística'', que segue uma abordagem diferente da por regras. Essa ''nova era'' basea-se em modelos estatísticos cujos parâmetros são derivados da análise de um \emph{corpus linguístico}, composto por diversos textos nas duas línguas~\cite{brown1990} e é amplamente usada por soluções de tradução hoje em dia~\cite{lopez2008}. No entanto, conforme melhor explicado na seção~\ref{projeto} o método estatístico não é o mais indicado para o caso de tradução para \libras.

\begin{figure}[h!]
  \includegraphics[scale=0.6]{imagens/vauquois.png}
  \caption{Pirâmide de Vauquois - uma versão modificada}
  \label{fig:vauquois}
\end{figure}

Dentro do campo da tradução baseada em regras, uma escala do nível de complexidade e sofisticação pode ser descrita pela pirâmide de Vauquois~\cite{vauquois1976} (também chamada de triângulo de Vauquois) que possui uma versão ligeiramente modificada representada na figura~\ref{fig:vauquois}. Ela apresenta níveis para a tradução, sendo que quanto mais alto na pirâmide, mais ''profunda'' é a análise feita na linguagem e portanto melhor seria a tradução realizada. No caso desta figura, a pirâmide original foi discretizada em quatro níveis. O primeiro nível, morfológico, representa uma tradução apenas baseada em palavras, ou seja, baseada apenas num dicionário. Esse tipo de tradução é pobre, pois desconsidera qualquer estrutura de frase ou relação entre as palavras. O segundo nível é o sintático, que realiza análise da sintaxe da língua, considerando então esses aspectos mencionados. O terceiro nível corresponde a um estudo das características semânticas do texto, levando em conta o significado das palavras, possibilitando a diminuição de ambiguidades presentes nos níveis abaixo e a identificação expressões linguísticas. O topo da pirâmide seria a tradução perfeita, através de uma única língua intermediária na qual as outras línguas pudessem ser descritas completamente.
