John McCarthy und LISP

1. John McCarthy und LISP Seminar Geschichte der Informatik Universität des Saarlandes FR 6.2 Informatik Lehrstuhl Prof. Dr. Siekmann WS 2001/02 Referentin: Sibylle Weber-Böttler

2. Vorstellung des Themas • LISP-Vorbemerkungen • John McCarthy • Geburt der KI • LISP und seine Dialekte • Weiterentwicklung • Anwendungen Seminar Geschichte der Informatik

3. Was ist LISP? • LISP = LISt Processing (Darstellung durch Listenstrukturen) • Eine der „Ursprachen“ der Informatik • Vorarbeiten ab 1956 • Konzeption, Implementierung und erste Anwendungen 1958-1962 • Funktionale Programmiersprache • Theoretische Basis:λ-Kalkül • An Lisp angelehnt: ML Seminar Geschichte der Informatik

4. Lambda-Kalkül • Aussagenlogisches System, in dem der Lambda-Operator eine zentrale Rolle spielt • Einfache algorithmische Sprache • Beispiel: Darstellung einer Funktion als Berechnungsvorschrift • (x² + x)² (λx(x² +x)²) • x wird als Variable gekennzeichnet und gebunden • Rein syntaktische Manipulationen anhand fester Reduktions- und Konversionsregeln • Modell berechenbarer Funktionen Seminar Geschichte der Informatik

5. Funktionales Programmieren • Alle Programme sind Funktionen • Funktionsdefinition: plus(x; y) := x +y • Funktionsanwendung/-aufruf: plus(2; 3) = 2 +3 = 5 • Schreibweise in LISP (> ist der Systemprompt): • > (plus 2 3) Funktionsanwendung • 5 Rückgabe Seminar Geschichte der Informatik

6. Pionier in der KI 3 Hauptforschungsbereiche: Beschreibung des Alltagsverstandes (Common Sense) Mathematisierung der Informatik Nichtmonotone Schließverfahren „Erfindung“ von LISP Entwickelte Konzept des Time-Sharings 1971 Turing Award John McCarthy Seminar Geschichte der Informatik

7. Vita - John McCarthy • *1927 in Boston • 1946 Studium der Mathematik • 1951 PhD in Mathematik in Princeton • 1953-1955 Assistant Professor für Mathematik an der Universität von Stanford • 1955-1958 Assistant Professor für Mathematik am Dartmouth College • 1958-1962 Associate Professor für Kommunikationswissenschaft am MIT • 1962-2000 Professor für Informatik in Stanford • 1965-1980 Direktor des KI-Instituts in Stanford • 2000 Ehrendoktorwürde der Uni Erlangen Seminar Geschichte der Informatik

8. McCarthy`s 1.Modell menschlicher Intelligenz auf einer Maschine (1949) „I considered an intelligent thing as a finite automaton connected to an environment that was a finite automaton. I made an appointment to see John von Neumann. He was encouraging. He said, „write it up, write it up.“ But I didn`t write it up because I didn`t feel it was really good.“

9. Geburt der KI • 1956 Summer Research Project on Artifical Intelligence am Dartmouth-College, New Hampshire • Organisiert von McCarthy und Minsky • 10 Teilnehmer u.a. Shannon, Rochester, Newell und Simon • McCarthy und Minsky waren in den folgenden Jahren die prägenden Persönlichkeiten in der Forschung zur Künstlichen Intelligenz • Name Artificial Intelligence etabliert sich • 1958 Geburtsjahr der KI, McCarthy geht ans MIT ; gründet KI Projekt und entwickelt LISP Seminar Geschichte der Informatik

10. Motivation für LISP • McCarthy hatte Vision vom Advice Taker, einem System, dem man (symbolische) Informationen über über zu lösende Aufgaben mitteilt (statt einer Anweisungskette). • Advice Taker stellte bestimmte Forderungen an Programmiersprache: symbolische Darstellbarkeit und Möglichkeit von Manipulationen auf diesen AusdrückenGeburt von LISP Seminar Geschichte der Informatik

11. LISP Syntax • Einfache Syntax • (+ 1 2 3) Ausdruck mit Wert 6 • (+(+2 3)(+4 5)) Evaluation von 2+3, dann 4+5, dann 5+9 • (append(Bob kissed)Alice) wertet aus zu: (Bob kissed Alice) • (reverse(append(Bob kissed)Alice) wertet aus zu: (Alice kissed Bob) Seminar Geschichte der Informatik

12. LISP - Grundeigenschaften • LISP ermöglicht interaktive Arbeitsweise: Benutzer gibt Ausdruck ein, LISP-System interpretiert ihn und gibt Resultat aus Schritt für Schritt Erstellen und Testen von Programmen möglich • LISP-Programme und LISP-Daten haben dieselbe Form: LISP-Programm kann anderes LISP-Programm als Daten verwenden Seminar Geschichte der Informatik

13. Universelle LISP-Funktion McCarthy wollte zeigen, dass man mit LISP die berechenbaren Funktionen sehr einfach beschreiben kann. Deshalb schrieb er eine allgemeine (universelle) LISP-Funktion. Er zeigte, dass sie kürzer und verständlicher ist als die Beschreibung einer universellen Turing-Maschine. Seminar Geschichte der Informatik

14. LISP – die ersten Versionen • 1958 führt McCarthy LISP am MIT ein • LISP 1 wird 1959 fertiggestellt • Kennt keine Integer, sondern nur Gleitkommazahlen • Verwendet noch nicht die LAMBDA-Notation zur Bezeichnung von Funktionen • Sprache umfasst 90 vordefinierte Definitionen • Implementierung auf einer IBM 704 Seminar Geschichte der Informatik

15. IBM 704 Seminar Geschichte der Informatik

16. LISP 1.5 • Einführung ganzer Zahlen • Einführung von Feldern • Funktionen mit bis zu 20 Argumenten erlaubt (in LISP 1 nur 10) • Erweiterung des Sprachkerns auf 150 Funktionen • Verbesserung der Ein-/Ausgabefunktionen Seminar Geschichte der Informatik

17. LISP von 1962 - 1965 • McCarthy wechselt nach Stanford • Entstehung eines 2. LISP-Zentrums • Bei BBN (Bolt, Beranek &Newman), einer Datenverarbeitungsfirma entsteht ein drittes Zentrum • Diese beiden und MIT treiben die Weiterentwicklung von LISP voran • Neue Versionen • Verbesserte Entwicklungsumgebungen • Debugging- Möglichkeiten Seminar Geschichte der Informatik

18. Weiterentwicklung • In den 70er Jahren Entwicklung verschiedener Lisp-Dialekte: • Maclisp (am MIT) • Interlisp (in Cambridge, später am PARC von Xerox in Palo Alto) Standardisierungsversuche COMMON LISP (1984) Seminar Geschichte der Informatik

19. LISP-Maschine von Siemens (1987)

20. Geschichte von LISP LISP 1960 1965 ISWIM 1970 Mac Lisp Inter Lisp ML 1975 Scheme 1980 1985 Comon Lisp Standard 1990 ML CLOS Haskell 1995 Gofer Seminar Geschichte der Informatik

21. LISP-basierte Software • Emacs (Texteditor) • AutoCAD (CAD-System) • Interleaf (Professionelles Publishing-System) • Das Scheduling des Hubble-Teleskops • Macsyma/Reduce (Computeralgebrasysteme) • Crash Bandicot (Sony Playstation Game) Seminar Geschichte der Informatik

22. Fazit • In den 60er Jahren große Euphorie – man erwartete bis Ende des 20.Jahrhunderts Computer, die sich menschlich verhalten würden • Es entstanden viele Science-Fiction-Filme, die den Menschen in naher Zukunft eine schöne Technik-Welt suggerierten • Die Ziele wurden mit den Jahren realistischer formuliert: Es wurden weniger „konkurrierende“ Maschinen entwickelt, sondern Systeme, die sich mit Problemen der Mustererkennung, Sprachverarbeitung oder Robotik beschäftigen. Seminar Geschichte der Informatik

23. „Viele Innovationen der Informatk enttstanden [...] als Nebeneffekte. Das eigentliche Ziel war die KI, aber die Softwaretechnik wurde vorangetrieben.“ Christiane Floyd, „Pioniere der Informatik“

24. „If you wantthe computer to have general intelligence, the outer structure has to be commonsense knowledge and reasoning.“ - John McCarthy - Wenn menschliche Intelligenz präzise genug beschrieben wird, dann kann eine Maschine sie simulieren.