Кто-нибудь на самом деле создал систему, которая пишет компьютерные программы из спецификации?

17

Кто-нибудь когда-либо писал систему (программное обеспечение или подробное объяснение на бумаге с простыми примерами), которая генерирует компьютерные программы? Я ввожу и он создает программу, которая перечисляет простые числа меньше 10. просто определяется как $Prime(x) \wedge x<10$ $Prime(x)$ Профессора говорят, что могут, но никто не приводит реальных полных примеров.

1 < Икс \land ∄ A s, T, 1 < A \land A < Икс \land Икс знак равно A \times В, с A, В \in N

$1<x \wedge \not\exists A\; s.t. 1<A \wedge A<x \wedge x=A\times B,\mbox{ with } A,B\in \mathbb{N}$

— Коди
источник

13

Вы имеете в виду, как вы знаете, компилятор для языка программирования общего назначения?

— Сашо Николов

1

Привет - добро пожаловать в cheheory! К сожалению, ваш вопрос не является вопросом исследовательского уровня в теоретической информатике и является не по теме на этом сайте.

На самом деле, это хороший вопрос, на вершине текущих исследований, и очень многообещающий. Однако зачастую очень сложно точно указать, что вы хотите. Если вам удастся указать это, то вам нужна система, которая докажет, что это имеет смысл, что это осуществимо, и для этого потребуется математическое доказательство. Из этого доказательства программа может быть извлечена. Но исследования по автоматизации доказательств и извлечению программ все еще находятся в зачаточном состоянии, хотя и добились значительного прогресса. Вы можете посмотреть, например, на Coq в Википедии. - - cc @LevReyzin

— babou

2

Вот книга, соответствующая вашему вопросу. Есть и другие. Это не просто понять. Толпа Coq и Isabelle (еще одна такая система) включает пользователей SE, которые могут дать вам больше информации и примеров, если вопрос не будет закрыт. Я нашел это, ища в Интернете: coq пример программы синтеза.

— Бабу

2

Область компьютерных наук, которая охватывает то, о чем я спрашиваю, называется программным синтезом и является активной областью исследований.

— Гек Беннетт

11

Это очень активная тема исследования, очень многообещающая, хотя полная автоматизация генерации программ, вероятно, имеет внутренние ограничения (но лучше ли людям?). Но идея по-прежнему очень полезна для значительного содействия созданию программ путем механизации многих этапов и автоматической проверки правильности генерации программ.

Он тесно связан с результатом в логике, называемой соответствием Карри-Говарда (или изоморфизмом), который показывает, что компьютерные программы и математические доказательства очень похожи.

Таким образом, идея заключается в том, что система примет спецификацию вашей программы в качестве доказываемой теоремы. В случае вашего примера это было бы что-то вроде (неофициально): «есть множество всех простых чисел, меньших 10».

Затем вы попытаетесь доказать эту теорему, и существующие системы помогут вам выполнить доказательство, автоматизировать некоторые части, возможно, полное доказательство, и убедиться, что вы никогда не допустите ошибок.

Из этого доказательства можно извлечь программу, которая фактически вычисляет требуемый список простых чисел, которые были первоначально указаны.

Несколько систем были разработаны в прошлом, чтобы прояснить эти идеи. Одним из наиболее известных был LCF с помощью Робин Милнер , который создал язык ML для этой цели. Одна из самых современных систем Coq .

Есть примеры, полностью проработанные, некоторые из них довольно сложные. Вы можете найти некоторые из них в следующей статье , хотя это ни в коем случае не простое чтение и требует глубоких знаний логики.

— Babou
источник

9

Необычный ответ: Да, но на момент написания, для большинства нетривиальных программ спецификации кажутся такими же сложными для написания и отладки, как и программы.

Если серьезно, ответ бабу хороший, но я также собираюсь предложить проверить область зависимых типов. Есть довольно хорошая книга, использующая Coq (полный отказ от ответственности: написанный моим другом), но есть также Epigram, Agda и Idris. Изабель / HOL также стоит проверить.

Все они основаны на исчислении конструкций. Если вы хотите знать теоретические основы, посмотрите теорию типов Мартина-Лёфа. Есть несколько хороших представлений вокруг.

— Псевдоним
источник

Я полностью согласен в отношении спецификаций (а также остальной части вашего ответа, но вы знаете это лучше, чем я). Любой настоящий программист знает, как трудно полностью определить, что должна делать программа. Это основная проблема в разработке программного обеспечения. И это также переводится и здесь, хотя рассматриваемые проблемы в целом более математичны. Однако я не хотел показаться слишком обескураживающим (особенно если учесть историю этого вопроса, проиллюстрированную первым комментарием).

— Бабу

4

Идя по касательной, генераторы программ (то есть системы, которые давали высокоуровневое описание чего-то на каком-то особом языке) существовали вечно. Любой компилятор является одним из них, как и любой из множества генераторов парсеров. В свое время системы, называемые «языки третьего поколения», которые генерировали (большую часть) код типичного бизнес-приложения с учетом описания высокого уровня и каталога доступных данных, были популярны.

— vonbrand
источник

1

Логическое программирование и, в более общем смысле, декларативное программирование принимают в качестве предпосылки именно то, что вы предлагаете: а именно, из логической спецификации, возвращайте результат, удовлетворяющий этой спецификации.

Одна область, которая, кажется, специально обращается к примеру «простых чисел меньше 10», - это программирование ограничений, которое пытается найти решения проблем, связанных с определенными ограничениями, включая целочисленные ограничения, подобные тем, которые вы дали.

Возможно, вы захотите попробовать ECLiPSe для конкретной (с открытым исходным кодом) реализации такой системы.

— Коди
источник

Правильно ли будет сказать, что парадигма логики / ограничения больше предназначена для определения ответов, чем для определения программ. Конечно, вы можете сказать, что неполная спецификация - это программа. Но почему-то я не уверен, что это та же самая игра, что и программный синтез. Правда, это действительно отвечает на пример, потому что пример был очень прост. Я не хочу сказать, что программирование ограничений - только для простых задач.

— Бабу