Planning as Theorem Proving with Heuristics

Planning as theorem proving in situation calculus was abandoned 50 years ago as an impossible project. But we have developed a Theorem Proving Lifted Heuristic (TPLH) planner that searches for a plan in a tree of situations using the A* search algorithm. It is controlled by a delete relaxation-based domain independent heuristic. We compare TPLH with Fast Downward (FD) and Best First Width Search (BFWS) planners over several standard benchmarks. Since our implementation of the heuristic function is not optimized, TPLH is slower than FD and BFWS. But it computes shorter plans, and it explores fewer states. We discuss previous research on planning within KR\&R and identify related directions. Thus, we show that deductive lifted heuristic planning in situation calculus is actually doable.Comment: Submitted for a review. Copyright (C) 2023 by Mikhail Soutchanski and Ryan Youn

Nondeterminism and Guarded Commands

The purpose of this paper is to discuss the relevance of nondeterminism in computer science, with a special emphasis on Dijkstra's guarded commands language.Comment: 34 pages. This is authors' version of Chapter 8 of the book K.R. Apt and C.A.R. Hoare (editors), Edsger Wybe Dijkstra: His Life, Work, and Legacy, volume 45 of ACM Books. ACM/Morgan & Claypool, 202

A generic, collaborative framework for internal constraint solving

Esta tesis propone un esquema genérico y cooperativo para CLP(Interval(X)) donde X es cualquier dominio de computación con estructura de retículo. El esquema, que está basado en la teoría de retículos, es un enfoque general para la satisfacción y op-timización de restricciones de intervalo así como para la cooperación de resolutores de intervalo definidos sobre dominios de computación con estructura de retículos, independientemente de la cardinalidad de estos. Nuestra propuesta asegura un enfoque transparente sobre el cual las restricciones, los dominios de computación y los mecanismos de propagación y cooperación, definidos entre las variables restringidas, pueden ser fácilmente especificados a nivel del usuario. La parte principal de la tesis presenta una especificación formal de este esquema.Los principales resultados conseguidos en esta tesis son los siguientes:Una comparativa global de la eficiencia y algunos aspectos de la expresividad de ocho sistemas de restricciones. Esta comparativa, realizada sobre el dominio finito y el dominio Booleano, muestra diferencias principales entre los sistemas de restricciones existentes.Para formalizar el marco de satisfacción de restricciones para CLP(Interval(X))hemos descrito el proceso global de resolución de restricciones de intervalo sobre cualquier retículo, separando claramente los procesos de propagación y división (ramificación) de intervalos. Una de las ventajas de nuestra propuesta es que la monótona de las restricciones esta implícitamente definida en la teoría. Además, declaramos un conjunto de propiedades interesantes que, bajo ciertas condiciones, son satisfechas por cualquier instancia del esquema genérico. Mas aún, mostramos que muchos sistemas de restricciones actualmente existentes satisfacen estas condiciones y, además, proporcionamos indicaciones sobre como extender el sistema mediante la especificación de otras instancias interesantes y novedosas. Nuestro esquema para CLP(Interval(X)) permite la cooperación de resolutores de manera que la información puede ⁰uir entre diferentes dominios de computación.Además, es posible combinar distintas instancias del esquema: por ejemplo, instancias bien conocidas tales como CLP(Interval(<)), CLP(Interval(Integer)),CLP(Interval(Set)), CLP(Interval(Bool)), y otras novedosas que son el resultado de la generación de nuevos dominios de computación definidos por el usuario, o incluso que surgen de la combinación de dominios ya existentes como puede ser CLP(Interval(X1 £ : : : £ Xn)). Por lo tanto, X puede ser instanciado a cualquier conjunto de dominios de computación con estructura de retículo de forma que su correspondiente instancia CLP(Interval(X)) permite una amplia flexibilidad en la definición de dominios en X (probablemente definidos por el usuario) y en la interaccion entre estos dominios.Mediante la implementacion de un prototipo, demostramos que un unico sistema,que este basado en nuestro esquema para CLP(Interval(X)), puede proporcionarsoporte para la satisfaccion y la optimizacion de restricciones as como para la cooperacion de resolutores sobre un conjunto conteniendo multiples dominios decomputacion. Ademas, el sistema sigue un novedoso enfoque transparente sujeto a una doble perspectiva ya que el usuario puede definir no solo nuevas restricciones y su mecanismo de propagacion, sino tambien nuevos dominios sobre los cuales nuevas restricciones pueden ser resueltas as como el mecanismo de cooperacion entre todos los dominios de computación (ya sean definidos por el usuario o predefinidos por el sistema).En nuestra opinión, esta tesis apunta nuevas y potenciales direcciones de investigación dentro de la comunidad de las restricciones de intervalo.Para alcanzar los resultados expuestos, hemos seguido los siguientes pasos (1) la elección de un enfoque adecuado sobre el cual construir los fundamentos teóricos de nuestro esquema genérico; (2) la construcción de un marco teórico genérico (que llamaremos el marco básico) para la propagación de restricciones de intervalo sobre cualquier retículo; (3) la integración, en el marco básico, de una técnica novedosa que facilita la cooperación de resolutores y que surge de la definición, sobre múltiples dominios, de operadores de restricciones y (4) la extensión del marco resultante para la resolución y optimización completa de las restricciones de intervalo.Finalmente presentamos clp(L), un lenguaje de programación lógica de restricciones de intervalo que posibilita la resolución de restricciones sobre cualquier conjunto de retículos y que esta implementado a partir de las ideas formalizadas en el marco teórico. Describimos una primera implementación de este lenguaje y desarrollamos algunos ejemplos de como usarla. Este prototipo demuestra que nuestro esquema para CLP(Interval(X)) puede ser implementado en un sistema único que, como consecuencia, proporciona, bajo un enfoque transparente sobre dominios y restricciones, cooperación de resolutores así como satisfacción y optimización completa de restricciones sobre diferentes dominios de computación

In Praise of Impredicativity: A Contribution to the Formalization of Meta-Programming

Processing programs as data is one of the successes of functional and logic programming. Higher-order functions, as program-processing programs are called in functional programming, and meta-programs, as they are called in logic programming, are widespread declarative programming techniques. In logic programming, there is a gap between the meta-programming practice and its theory: The formalizations of meta-programming do not explicitly address its impredicativity and are not fully adequate. This article aims at overcoming this unsatisfactory situation by discussing the relevance of impredicativity to meta-programming, by revisiting former formalizations of meta-programming, and by defining Reflective Predicate Logic, a conservative extension of first-order logic, which provides a simple formalization of meta-programming

Integration of Virtual Programming Lab in a process of teaching programming EduScrum based

Programming teaching is a key factor for technological evolution. The efficient way to learn to program is by programming and hard training and thus feedback is a crucial factor in the success and flow of the process. This work aims to analyse the potential use of VPL in the teaching process of programming in higher education. It also intends to verify whether, with VPL, it is possible to make students learning more effective and autonomous, with a reduction in the volume of assessment work by teachers. Experiments were carried out with the VPL, in the practical-laboratory classes of a curricular unit of initiation to programming in a higher education institution. The results supported by the responses to surveys, point to the validity of the model

Relational extensions to feature logic: applications to constraint based grammars

This thesis investigates the logical and computational foundations of unification-based or more appropriately constraint based grammars. The thesis explores extensions to feature logics (which provide the basic knowledge representation services to constraint based grammars) with multi-valued or relational features. These extensions are useful for knowledge representation tasks that cannot be expressed within current feature logics.The approach bridges the gap between concept languages (such as KL-ONE), which are the mainstay of knowledge representation languages in AI, and feature logics. Va¬ rious constraints on relational attributes are considered such as existential membership, universal membership, set descriptions, transitive relations and linear precedence con¬ straints.The specific contributions of this thesis can be summarised as follows: 1. Development of an integrated feature/concept logic 2. Development of a constraint logic for so called partial set descriptions 3. Development of a constraint logic for expressing linear precedence constraints 4. The design of a constraint language CL-ONE that incorporates the central ideas provided by the above study 5. A study of the application of CL-ONE for constraint based grammarsThe thesis takes into account current insights in the areas of constraint logic programming, object-oriented languages, computational linguistics and knowledge representation

Set based failure diagnosis for concurrent constraint programming

Oz is a recent high-level programming language, based on an extension of the concurrent constraint model by higher-order procedures and state. Oz is a dynamically typed language like Prolog, Scheme, or Smalltalk. We investigate two approaches of making static type analysis available for Oz: Set-based failure diagnosis and strong typing. We define a new system of set constraints over feature trees that is appropriate for the analysis of record structures, and we investigate its satisfiability, emptiness, and entailment problem. We present a set-based diagnosis for constraint logic programming and concurrent constraint programming as first-order fragments of Oz, and we prove that it correctly detects inevitable run-time errors. We also propose an analysis for a larger sublanguage of Oz. Complementarily, we define an Oz-style language called Plain that allows an expressive strong type system. We present such a type system and prove its soundness.Oz ist eine anwendungsnahe Programmiersprache, deren Grundlage eine Erweiterung des Modells nebenläufiger Constraintprogrammierung um Prozeduren höherer Stufe und Zustand ist. Oz ist eine Sprache mit dynamischer Typüberprüfung wie Prolog, Scheme oder Smalltalk. Wir untersuchen zwei Ansätze, statische Typüberprüfung für Oz zu ermöglichen: Mengenbasierte Fehlerdiagnose und Starke Typisierung. Wir definieren ein neues System von Mengenconstraints über Featurebäumen, das für die Analyse von Recordstrukturen geeignet ist, und wir untersuchen das Erfüllbarkeits-, das Leerheits- und das Subsumtionsproblem für dieses Constraintsystem. Wir präsentieren eine mengenbasierte Diagnose für Constraint-Logikprogrammierung und für nebenläufige Constraintprogrammierung als Teilsprachen von Oz, und wir beweisen, daß diese unvermeidliche Laufzeitfehler erkennt. Wir schlagen auch eine mengenbasierte Analyse für eine grössere Teilsprache von Oz vor. Komplementär dazu definieren wir eine Oz-artige Sprache genannt Plain, die ein expressives starkes Typsystem erlaubt. Wir stellen ein solches Typsystem vor und beweisen seine Korrektheit

Set based failure diagnosis for concurrent constraint programming

Oz is a recent high-level programming language, based on an extension of the concurrent constraint model by higher-order procedures and state. Oz is a dynamically typed language like Prolog, Scheme, or Smalltalk. We investigate two approaches of making static type analysis available for Oz: Set-based failure diagnosis and strong typing. We define a new system of set constraints over feature trees that is appropriate for the analysis of record structures, and we investigate its satisfiability, emptiness, and entailment problem. We present a set-based diagnosis for constraint logic programming and concurrent constraint programming as first-order fragments of Oz, and we prove that it correctly detects inevitable run-time errors. We also propose an analysis for a larger sublanguage of Oz. Complementarily, we define an Oz-style language called Plain that allows an expressive strong type system. We present such a type system and prove its soundness.Oz ist eine anwendungsnahe Programmiersprache, deren Grundlage eine Erweiterung des Modells nebenläufiger Constraintprogrammierung um Prozeduren höherer Stufe und Zustand ist. Oz ist eine Sprache mit dynamischer Typüberprüfung wie Prolog, Scheme oder Smalltalk. Wir untersuchen zwei Ansätze, statische Typüberprüfung für Oz zu ermöglichen: Mengenbasierte Fehlerdiagnose und Starke Typisierung. Wir definieren ein neues System von Mengenconstraints über Featurebäumen, das für die Analyse von Recordstrukturen geeignet ist, und wir untersuchen das Erfüllbarkeits-, das Leerheits- und das Subsumtionsproblem für dieses Constraintsystem. Wir präsentieren eine mengenbasierte Diagnose für Constraint-Logikprogrammierung und für nebenläufige Constraintprogrammierung als Teilsprachen von Oz, und wir beweisen, daß diese unvermeidliche Laufzeitfehler erkennt. Wir schlagen auch eine mengenbasierte Analyse für eine grössere Teilsprache von Oz vor. Komplementär dazu definieren wir eine Oz-artige Sprache genannt Plain, die ein expressives starkes Typsystem erlaubt. Wir stellen ein solches Typsystem vor und beweisen seine Korrektheit