John McCarthy und LISP

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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

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Vorstellung des Themas

• LISP-Vorbemerkungen
• John McCarthy
• Geburt der KI
• LISP und seine Dialekte
• Weiterentwicklung
• Anwendungen

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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 ?-Kalkül
• An Lisp angelehnt ML

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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 (?x(x² x)²)
• x wird als Variable gekennzeichnet und gebunden
• Rein syntaktische Manipulationen anhand fester
  Reduktions- und Konversionsregeln
• Modell berechenbarer Funktionen

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Funktionales Programmieren

• Alle Programme sind Funktionen
• Funktionsdefinition plus(x y) x y
• Funktionsanwendung/-aufruf plus(2 3) 2 3 5
• Schreibweise in LISP (gt ist der Systemprompt)
• gt (plus 2 3) Funktionsanwendung
• 5 Rückgabe

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John McCarthy

• 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

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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

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McCarthys 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 didnt write it
up because I didnt feel it was really good.
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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

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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
  Ausdrücken Geburt
  von LISP

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LISP Syntax

• Einfache Syntax
• ( 1 2 3) Ausdruck mit Wert 6
• ((2 3)(4 5)) Evaluation von 23, dann 45,
  dann 59
• (append(Bob kissed)Alice) wertet aus zu (Bob
  kissed Alice)
• (reverse (append(Bob kissed)Alice) wertet aus zu
  (Alice kissed Bob)

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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
  

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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.

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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

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IBM 704
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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

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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

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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)
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LISP-Maschine von Siemens (1987)
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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

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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)

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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.

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Viele Innovationen der Informatk enttstanden
... als Nebeneffekte. Das eigentliche Ziel war
die KI, aber die Softwaretechnik wurde
vorangetrieben. Christiane Floyd, Pioniere der
Informatik
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• If you want the 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.