Linguistic Niche Synthesis

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1. Molly Lewis and Michael C. Frank Stanford University 23 March 2016 Learnability pressures influence information density in the lexicon
2. However, limits to arbitrariness (Köhler, 1929; Maurer, et al., 2006; Ramachandran & Hubbard, 2001; Farmer, Christiansen, & Monaghan, 2006; Zipf, 1936; Piantadosi, Tily, & Gibson, 2011) horse “The linguistic sign is arbitrary” – Saussure (1916) !kalë !ناصح !ձի !at !zaldi !конь ! ঘা#া !konj !кон !cavall!kabayo !
   !
   !konj !kůň !hest !paard!ĉevalo !hobune !kabayo !hevonen !cheval !cabalo !Pferd !άλογο!ઘોડો !chwal!doki !סוס !घोड़ा !nees !ló !hestur !anyịnya !kuda !capall!cavallo !
   !jaran !!"# !សេះ !݈ມ"າ !equo !zirgs !arklys!коњ !kuda !! !hoiho!घोडा !адуу !घोडा !hest !بسا !koń !cavalo !ਘ"ੜਾ !cal !лошадь !коњ !kôň !konj !faras !caballo !farasi!häst !!"ை !!ర#$ !ม้า !кінь !اڑوھگ !ngựa !ceffyl !! However, limits to arbitrariness Köhler, 1929; Maurer et al., 2006; Ramachandran & Hubbard, 2001; Dingemanse et al., 2015; Farmer, Christiansen, & Monaghan, 2006; Zipf, 1936; Piantadosi, Tily, & Gibson, 2011)
3. Complexity Bias A bias to map longer words (in terms of phonemes, morphemes, syllables) to more complex referents tupabugorn
4. Complexity Bias Theories of communication predict tradeoff between length and predictability Horn Implicatures (Horn, 1984) I turned on the car. I got the car to turn on. TYPICAL ATYPICAL Uniform Information Density (Aylett & Turk, 2004; A. Frank & Jaeger, 2008)
5. Outline Study 1: Do speakers have a productive complexity bias? * Is there a complexity bias in the lexicon? * Where does the lexical bias come from? Study 3: Study 2: * (Lewis & Frank; under review)
6. Study 1a: Explicit complexity judgment
7. N=60 Least complex Most complex
8. Study 1b: Mapping task Map novel word to novel object, given 2 alternatives
9. Study 1b: Design Referent complexity x word length (within subject) Linguistic stimuli: – short words (e.g., "bugorn,” "ratum,” "lopus”) – long words (e.g., "tupabugorn,” "gaburatum,” "fepolopus") Referent stimuli: – Divided objects into quintiles, based on explicit complexity norms – Tested every pairing of quintiles (15 conditions): 1/1, 1/2, 1/3, 1/4, 1/5, 2/2, 2/3, etc. Procedure: 8 trials/participant
10. Example 1/5 Trial Quintile 1 2 3 4 5
11. Study 1b: Results • • • • • • • • • • • • • • • 1/1 1/2 1/3 1/4 1/5 2/2 2/3 2/4 2/5 3/3 3/4 3/5 4/4 4/5 5/5 r= −0.7 −0.25 0.00 0.25 0.50 0.50 0.75 1.00 complexity rating ratio effect size (cohen's d) N = 1500 Target object biased to have long label Target object less complex
12. Study 1: A productive complexity bias with novel words and objects Also holds for artificial objects. Next: Is this bias present in natural languages? Study 2: Explicit complexity norms for real English words Discussion
13. Study 2a: English complexity norms Rate words for complexity alphabet
14. Complexity norms Normed 499 English words 30 words/participant N = 250 participants
15. Study 2a: Results Log frequency r CL ŸF = .60 N = 250 r= 0.69 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Word Length (characters) Complexity Rating r = .69 Reliable controlling for concreteness, familiarity and imagability Surprisal r CL ŸS = .59
16. Study 2b: Cross-linguistic Evidence that complexity is related to length in English (controlling for other semantic variables) But: does this extend to other languages? Examined relationship between word lengths for normed words in 80 languages Google translate – Native speakers hand-checked 12 languages – Accuracy: 92%
17. 0.0 0.2 0.4 0.6 english afrikaans maltese danish norwegian macedonian yiddish dutch russian serbian croatian portuguese espernto galician basque bosnian welsh armanian italian swedish georgian belarusian icelandic estonian bulgarian german hungarian latvian ukranian spanish thai french nepali polish chinese czech hmong slovenian slovak mongolian hindi zulu vietnamese finnish swahili irish lao hausa filipino lithuanian haitian.creole romanian khmer punjabi catalan gujarati indonesian greek hebrew azerbaijani malay cebuana javanese albanian kanada turkish yoruba maori somali korean telugu urdu tamil bengali arabic latin japanese igbo persian marathi Language Pearson's r 0.0 0.2 0.4 0.6 english afrikaans maltese danish norwegian macedonian yiddish dutch russian serbian croatian portuguese espernto galician basque bosnian welsh armanian italian swedish georgian belarusian icelandic estonian bulgarian german hungarian latvian ukranian spanish thai french nepali polish chinese czech hmong slovenian slovak mongolian hindi zulu vietnamese finnish swahili irish lao hausa filipino lithuanian haitian.creole romanian khmer punjabi catalan gujarati indonesian greek hebrew azerbaijani malay cebuana javanese albanian kanada turkish yoruba maori somali korean telugu urdu tamil bengali arabic latin japanese igbo persian marathi Language Pearson's r 0.0 0.2 0.4 0.6 english afrikaans maltese danish norwegian macedonian yiddish dutch russian serbian croatian portuguese espernto galician basque bosnian welsh armanian italian swedish georgian belarusian icelandic estonian bulgarian german hungarian latvian ukranian spanish thai french nepali polish chinese czech hmong slovenian slovak mongolian hindi zulu vietnamese finnish swahili irish lao hausa filipino lithuanian haitian.creole romanian khmer punjabi catalan gujarati indonesian greek hebrew azerbaijani malay cebuana javanese albanian kanada turkish yoruba maori somali korean telugu urdu tamil bengali arabic latin japanese igbo persian marathi Language Pearson's r # open class words = 453 Correlation between complexity norm and word length
18. Bias holds across language families
19. 0.0 0.2 0.4 0.6 english afrikaans maltese danish norwegian macedonian yiddish dutch russian serbian croatian portuguese espernto galician basque bosnian welsh armanian italian swedish georgian belarusian icelandic estonian bulgarian german hungarian latvian ukranian spanish thai french nepali polish chinese czech hmong slovenian slovak mongolian hindi zulu vietnamese finnish swahili irish lao hausa filipino lithuanian haitian.creole romanian khmer punjabi catalan gujarati indonesian greek hebrew azerbaijani malay cebuana javanese albanian kanada turkish yoruba maori somali korean telugu urdu tamil bengali arabic latin japanese igbo persian marathi Language Pearson's r Where does the bias come from? Over time, complexity bias in individual speakers leads to the same regularity emerging in the structure of the lexicon Productive complexity bias Lexical complexity bias
20. Where does the bias come from? In-the-moment timescale (minutes) Language change timescale (many years) t Differences in cross-linguistic pressures at the in- the-moment timescale …lead to differences at the language change timescale. (Linguistic Niche Hypothesis; Lupyan & Dale, 2010) `
21. In-the-moment timescale (minutes) t vs. vs. vs. Linguistic Niche Hypothesis (Nettle, 2012)
22. Study 3: Origins of complexity bias Predict this variability with population size 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 Complexity Bias 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 Complexity Bias
23. Method Test for linear relationship between complexity bias and population size, estimated from Ethnologue (Gordon, 2005) A challenge: non-independence – Genetic relatedness – Language contact One solution: Mixed-effect models (Jaeger et al., 2011) complexity.bias ∼ population + (population | language.family) + (1 | origin.country)
24. Languages spoken by more people have smaller bias 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 5 6 7 8 Log Population (million) Complexity Bias (Pearson's r) Raw correlation: r = -.29 * Mixed-effect model: t = -2.81 *
25. Population (log) L2:L1 (log) N. Ling. Neighbors (log) Area (log) Temperature Mean Temperature SD Precipitation Sum Precipitation SD (log) • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •• • • • • • • • • •• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 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Consonants (log) N. Vowels (log) 0.0 2.5 5.0 7.5 −4 −2 0 2 0 1 2 3 4 5 0 5 10 15 −10 0 10 20 30 0 100 200 300 400 0 100 200 300 400 500 −2 −1 0 1 2 3 Environmental variables Language variables See CogSci 2016 paper Browse data: mlewis.shinyapps.io/lnhBrowser
26. Discussion Languages with smaller complexity bias spoken in communities with fewer speakers Why? – Holds controlling for morphological complexity and word length – Maybe related to variability in word length? Bigger languages less information-uniform? – Might rely on other strategies (e.g. prosody; Pellegrino, Coupe, & Marsico, 2015)
27. Conclusion Study 1: Speakers have a productive complexity bias. Study 2: This bias is present in the lexicon of natural language. Study 3: Learnability pressures shape the bias. 0.0 0.2 0.4 0.6 english afrikaans maltese danish norwegian macedonian yiddish dutch russian serbian croatian portuguese espernto galician basque bosnian welsh armanian italian swedish georgian belarusian icelandic estonian bulgarian german hungarian latvian ukranian spanish thai french nepali polish chinese czech hmong slovenian slovak mongolian hindi zulu vietnamese finnish swahili irish lao hausa filipino lithuanian haitian.creole romanian khmer punjabi catalan gujarati indonesian greek hebrew azerbaijani malay cebuana javanese albanian kanada turkish yoruba maori somali korean telugu urdu tamil bengali arabic latin japanese igbo persian marathi Language Pearson's r 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 5 6 7 8 Log Population (million) Complexity Bias (Pearson's r)
28. Thank you mlewis.shinyapps.io/lnhBrowser