1 / 23

Visual Turing

Visual Turing. …aneb teoretická informatika v kurzech logiky Martin Víta. Cíle základních kurzů logiky. Student by v nich měl získat především: základní algoritmické dovednosti (vyplývání ve VL, řeš. sylogismů) zkušenosti s prací ve formálních systémech (odlišení práce uvnitř a vně systému)

kevlyn
Download Presentation

Visual Turing

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Visual Turing …aneb teoretická informatika v kurzech logiky Martin Víta Organon V – Olomouc, 29. 8. 2006

  2. Cíle základních kurzů logiky Student by v nich měl získat především: • základní algoritmické dovednosti(vyplývání ve VL, řeš. sylogismů) • zkušenosti s prací ve formálních systémech(odlišení práce uvnitř a vně systému) • znalosti významných logických konceptů, prostředků a (meta)vět logiky– korektnost, úplnost, rozhodnutelnost, self-reference, diagonalizace, … • povědomí o vztahu logiky a ostatních disciplín, zejm. matematiky a filosofie, • přiměřené informace o současném stavu oboru. Každý z těchto bodů má přirozený teoreticko-informatický kontext. Organon V – Olomouc, 29. 8. 2006

  3. Návrh: rozšíření kurzů logikyo některá témata TI • Teorie formálních jazyků– abeceda, jazyk, gramatika, derivace, … • Vyčíslitelnost– algoritmy a Turingovy stroje Hlavní myšlenka: první části příspěvku: demonstrovat některé logické koncepty na informatických tématech Organon V – Olomouc, 29. 8. 2006

  4. „Úkrok stranou“: dokumentografické systémy a Google • Information Retrieval („vyhledávání informací“)– viz Pokorný J., Snášel V., Kopecký M. Dokumentografické informační systémy. Karolinum, Praha, 2005 Koeficient úplnosti = počet všech vybraných relevantních dokumentů : počet všech relevantních dokumentů v kolekci Google: vyhledávání adres podle klíčových slov • Definujmeklíčové slovo|–gURL (dokumentu) iff URL se objeví na některé ze stránek Googlu po zadání klíčového slova Organon V – Olomouc, 29. 8. 2006

  5. „Úkrok stranou“: dokumentografické systémy a Google II. • Definujme dáleklíčové slovo|=URL (dokumentu) iff stránka s URLobsahuje klíčové slovo • Jaký je „význam“ tvrzení:Jestliže klíčové slovo|–gURL, pak klíčové slovo|=URL ?a Jestliže klíčové slovo|=URL, pak klíčové slovo|–gURL ? • …a máme základní představu o korektnosti a úplnosti. Organon V – Olomouc, 29. 8. 2006

  6. Teorie formálních jazykůZákladní definice Viz např. Barták online, Chytil a spol… • Abeceda • Slovo • Jazyk • (Generativní) gramatika • Derivace Ukázka…kdy pracujeme uvnitř a vně systému? Organon V – Olomouc, 29. 8. 2006

  7. Teorie formálních jazykůUkázky • Mějme gramatikuN = {S}T = {p, q, r, ¬, &, (, )}s touto množinou pravidel PS → p | q | rS → (S & S) | ¬S • Jaký jazyk tato gramatika generuje…? Organon V – Olomouc, 29. 8. 2006

  8. Teorie formálních jazykůUkázky II. Máme („nějak“) zadaný jazyk a vytvořili jsme gramatiku – adekvátní otázky: • Generuje gramatika pouze slova daného jazyka? • Je možné každé slovo daného jazyka vygenerovat naší gramatikou? V teoretické lingvistice se taktéž objevují pojmy korektnosti a úplnosti Organon V – Olomouc, 29. 8. 2006

  9. Teorie formálních jazykůUkázky III. • Jak vylepšit naši gramatiku, aby generovala „všechny“ správně utvořené formule VL? • Vhodná cvičení* jazyk aritmetických termů – menší komplikace: priorita Organon V – Olomouc, 29. 8. 2006

  10. Turingovy stroje • Algoritmus jakožto centrální pojem logiky 20. stol. (Gödelovy věty, dále např. témata jako důkazová složitost, …) • Churchova teze a její důsledky, odkaz na teorii mysli, … • Formalizace pojmu algoritmus: částečně rekurzivní funkce, RAM, Turingovy stroje Organon V – Olomouc, 29. 8. 2006

  11. Turingovy stroje II. • Definice viz např. Barták online,Demuth, Kryl, Kučera: Teorie algoritmů I. • Další příležitost ukázat si práci uvnitř a vně systému a vyzkoušet si „programátorské“ myšlení • Jak vypadá výpočet TS– čítanka z AF Organon V – Olomouc, 29. 8. 2006

  12. (Vizuální) simulátory TS umožňují většinou: • interaktivně – pomocí myši a dialogových oken – editovat „programy“ pro TS, • sledování běhu vytvořeného „programu“ (stav pásky, vnitřní stav TS), • trasování a debuggování jednotlivých „programů“. Přehledové a srovnávací články • C. Martin and T. olde Scheper. Teaching Tools for Turing Machines. 2003,http://cmsdomino.brookes.ac.uk/tfm2003/papers/martin_scheper.pdf • Reference [CC02]: http://cs.uns.edu.ar/~cic/publications.htmhttp://fermat.eup.udl.es/%7Ecic/2003/2003_sigcse.pdf Organon V – Olomouc, 29. 8. 2006

  13. (Vizuální) simulátory TS II. • Seznam několika simulátorů viz handout a výše zmíněné články • Základní idea: vytváření „vývojových diagramů“ odpovídajících TS vizuální cestou • Ve druhé části se budeme zabývat nástrojem Visual Turinghttp://cheransoft.com/vturing/ Organon V – Olomouc, 29. 8. 2006

  14. Visual Prolog • Freeware pro Windows 95, 98, NT, 2000 (XP?) • Instalace naprosto bezproblémová (instalační soubor 410 kB…) • IDE – podobné ideje jako v případě vývojových prostředí ve „skutečných“ programovacích jazycích Organon V – Olomouc, 29. 8. 2006

  15. Práce ve Visual Turing • Okno VT: struktura projektu, graf konkrétního TS (defaultně: Main), anotace, stav pásky, příp. debuggovací okno VT mj. umožňuje: • definovat abecedu ? Jak kódovat zadání ? • (používat proměnné) • používat jiné TS (jako „podprogramy“) • debuggovat a trasovat TS Organon V – Olomouc, 29. 8. 2006

  16. Práce ve Visual Turing II. • bohaté editační prostředky, cut+paste, vícenásobné undo • možnost tisku Nedostatky: • nelze importovat TS do vytvářeného projektu • nelze přímo získat kód TS ve smyslu definice – riziko, že budou studenti ztotožňovat VT a TS • nefunkčnost v některých akcích? Organon V – Olomouc, 29. 8. 2006

  17. Práce ve Visual Turing III. Vytváření TS • definování abecedy (příp. proměnných, dalších TS jako podprogramů) • vkládání instrukcí (pohyb hlavy, nic, zápis symbolu nebo proměnné na pásku, volání podprogramu) • vkládání šipek – určuje posloupnost provádění instrukcí, ale i čtení symbolu z pásky, speciální případ smyčky (odpovídají while cyklu) • větvení: podmínky ve tvaru rovnosti, resp. její negace Organon V – Olomouc, 29. 8. 2006

  18. Práce ve Visual Turing IV. Běh TS • stanovení polohy hlavy, stavu pásky • určení rychlosti animace Debuggování TS • stanovení breakpointů • provádění po krocích • sledování hodnot proměnných Organon V – Olomouc, 29. 8. 2006

  19. VT ve výuce logiky I. • Negování flí VL (triv.) • Rozhodnutí o splnitelnosti fle daným ohodnocením– proč je tak zajímavá (reverzní) polská notace…? • Vyplývání ve VL Vhodný zdroj úloh: kniha dodávaná se sw Turing’s World Organon V – Olomouc, 29. 8. 2006

  20. VT ve výuce logiky II. • složitější úlohy lze řešit použitím podprogramů • nutnost definování vstupů a výstupů • rozdělení práce jako ve vývojářském teamu Organon V – Olomouc, 29. 8. 2006

  21. VT ve výuce logiky III. VT z nadhledu… • TS se dá popsat jako posloupnost slov v nějaké abecedě, TS pracují s posloupnostmi slov na pásce – náznak selfreference, cesta k problému zastavení, pojem nerozhodnutelnosti • Odkaz na nerozhodnutelnost PL Organon V – Olomouc, 29. 8. 2006

  22. VT ve výuce logiky IV • na základě konceptu TS je možné alespoň přehledově zmínit téma výpočtové složitosti: časová a prostorová složitost (odkaz na SAT, 3-SAT, 3R-3SAT, …, důkazová složitost, …) • Je možné poukázat na souvislosti logiky s informatikou a dále s kognitivními vědami, teorií mysli, teoretickou lingvistikou, Organon V – Olomouc, 29. 8. 2006

  23. Děkuji Vám za pozornost. Veškeré podněty VítaM! Organon V – Olomouc, 29. 8. 2006

More Related