Логика в информатике
| Статья может содержать оригинальное исследование. Добавьте ссылки на источники, в противном случае она может быть выставлена на удаление.
Дополнительные сведения могут быть на странице обсуждения. |
Логика в информатике — это направления исследований и отрасли знания, где логика применяется в информатике и искусственном интеллекте. Логика оказалась гораздо более эффективной в информатике, чем это было в математике[1].
Включаются следующие основные применения:
- исследования в логике, вызванные развитием компьютерных наук. Например, аппликативные вычислительные системы, теория вычислений и модели вычислений;
- формальные методы и логика рассуждения о понятиях. Например, семантическая сеть[2], семантическая Web;
- булева логика и алгебра для разработки аппаратного обеспечения компьютеров;
- решение задач и структурное программирование для разработка прикладных программ и создания сложных систем программного обеспечения
- доказательное программирование - технология разработки алгоритмов и программ с доказательствами правильности алгоритмов;
- фундаментальные понятия и представления для компьютерных наук, которые являются естественной областью для формальной логики. Например, семантика языков программирования[3];
- логика знания и предположения. Например, искусственный интеллект;
- Язык Пролог и логическое программирование для создания баз знаний и экспертных систем и исследований в сфере искусственного интеллекта;
- логическое программирование для описания логических моделей баз знаний и логических процедур вывода и принятия решений;
- логика для описания пространственного положения и перемещения;
- логика в информационных технологиях. Например, реляционная модель данных. реляционные СУБД, реляционная алгебра, реляционное исчисление[4];
- логика вычислений с объектами. Например, комбинаторная логика, суперкомбинаторы[5];
- логика для компилирования программного кода и его оптимизации. Например, категориальная абстрактная машина;
- логика для эквивалентного преобразования объектов. Например, λ-исчисление;
- переизложение логики и математики в терминах, понятных специалистам в компьютинге и компьютерных науках[6].
Этот список продолжает пополняться.
Эффективность логики в компьютерных науках
| Этот раздел не завершён. Вы поможете проекту, исправив и дополнив его. |
В отличие от естественных наук, компьютерные науки получили большой стимул от широкого и непрерывного взаимодействия с логикой. Особую роль в компьютерных науках играют доказательные методы разработки алгоритмов и программ с доказательствами их правильности.
Тестирование программ может выявить наличие ошибок в программах, но не может гарантировать их отсутствие. Гарантии отсутствия ошибок в алгоритмах и программах могут дать только доказательства их правильности. Алгоритм не содержит ошибок, если он дает правильные решения для всех допустимых данных.
Серьёзнейшей проблемой для компьютерных наук и информатики является наличие ошибок в алгоритмах и программах, публикуемых в учебниках и учебных пособиях, а также неумение преподавателями и учителями информатики выявлять и исправлять ошибки в алгоритмах и программах, составляемых учащимися.
Единственный путь для преодоления этих проблем является изучение систематическим методам составления алгоритмов и программ с одновременным анализом их правильности в рамках доказательного программирования с самого начала обучения основам алгоритмизации и программирования.
Сложность для преподавателей и программистов заключается в том, что они должны уметь писать не только алгоритмы и программы и при этом писать доказательства правильности своих алгоритмов и программ. Что сейчас не умеют делать ни математики, ни программисты.
В результате программисты пишут программы с большим числом ошибок, которые они не могут ни выявить, ни исправить. Массированное тестирование программ на ЭВМ приносит программистам несомненную пользу, однако не дает гарантий полного избавления от ошибок.
Практика применения и изучения доказательных методов программирования показала, что эта технология вполне доступна студентам математических факультетов, которым вполне по силам написание доказательств правильности алгоритмов, после проверки и тестирования программ на ЭВМ.
Наибольший эффект в освоении технологий доказательного программирования наблюдается в олимпиадах по информатике и программированию, где победителями и призёрами становятся те студенты, которые освоили технику тестирования программ на ЭВМ и составления алгоритмов и программ без ошибок.
См. также
- Комбинаторная логика
- программирование
- парадигма программирования
- структурное программирование
- логическое программирование
- информатика
- решение задач
- тестирование программ
- доказательное программирование
Примечания
- ↑ Halpern J.Y., Harper R., Immerman N., Kolaitis Ph.G., Vardi M.Y., and Vianu V. On the unususal effectiveness of logic in computer science. — January, 2001.
- ↑ Roussopoulos N.D. A semantic network model of data bases. — TR No 104, Department of Computer Science, University of Toronto, 1976.
- ↑ Scott D.S. The lattice of flow diagrams.-- Lecture Notes in Mathematics, 188, Symposium on Semantics of Algorithmic Languages.-- Berlin, Heidelberg, New York: Springer-Verlag, 1971, pp.~311-372.
- ↑ Codd E. F. Relational Completeness of Data Base Sublanguages. In: R. Rustin (ed.): Database Systems: 65-98, Prentice Hall and IBM Research Report RJ 987, San Jose, California, 1972.
- ↑ Peyton Jones S., Eber J.-M., Seward J. Composing contracts: an adventure in financial engineering. — ICFP 2000
- ↑ Asperti A, and Longo G. Categories, Types and Structures. Category Theory for the working computer scientist. — M.I.T. Press, 1991 (pp. 1-300)
Литература
- Вольфенгаген В. Э. Логика. Конспект лекций: техника рассуждений. 2-е изд., дополн. и перераб. — М: АО «Центр ЮрИнфоР», 2004. — 229 с ISBN 5-89158-135-3.
en:Logic in computer science es:Lógica computacional zh:计算机逻辑
Если вам нравится SbUP.com Сайт, вы можете поддержать его - BTC: bc1qppjcl3c2cyjazy6lepmrv3fh6ke9mxs7zpfky0 , TRC20 и ещё....
