Homeomorphic Embedding for Online Termination of Symbolic Methods

Well-quasi orders in general, and homeomorphic embedding in particular, have gained popularity to ensure the termination of techniques for program analysis, specialisation, transformation, and verification. In this paper we survey and discuss this use of homeomorphic embedding and clarify the advantages of such an approach over one using well-founded orders. We also discuss various extensions of the homeomorphic embedding relation. We conclude with a study of homeomorphic embedding in the context of metaprogramming, presenting some new (positive and negative) results and open problems

Open Programming Language Interpreters

Context: This paper presents the concept of open programming language interpreters and the implementation of a framework-level metaobject protocol (MOP) to support them. Inquiry: We address the problem of dynamic interpreter adaptation to tailor the interpreter's behavior on the task to be solved and to introduce new features to fulfill unforeseen requirements. Many languages provide a MOP that to some degree supports reflection. However, MOPs are typically language-specific, their reflective functionality is often restricted, and the adaptation and application logic are often mixed which hardens the understanding and maintenance of the source code. Our system overcomes these limitations. Approach: We designed and implemented a system to support open programming language interpreters. The prototype implementation is integrated in the Neverlang framework. The system exposes the structure, behavior and the runtime state of any Neverlang-based interpreter with the ability to modify it. Knowledge: Our system provides a complete control over interpreter's structure, behavior and its runtime state. The approach is applicable to every Neverlang-based interpreter. Adaptation code can potentially be reused across different language implementations. Grounding: Having a prototype implementation we focused on feasibility evaluation. The paper shows that our approach well addresses problems commonly found in the research literature. We have a demonstrative video and examples that illustrate our approach on dynamic software adaptation, aspect-oriented programming, debugging and context-aware interpreters. Importance: To our knowledge, our paper presents the first reflective approach targeting a general framework for language development. Our system provides full reflective support for free to any Neverlang-based interpreter. We are not aware of any prior application of open implementations to programming language interpreters in the sense defined in this paper. Rather than substituting other approaches, we believe our system can be used as a complementary technique in situations where other approaches present serious limitations

Feature interaction in composed systems. Proceedings. ECOOP 2001 Workshop #08 in association with the 15th European Conference on Object-Oriented Programming, Budapest, Hungary, June 18-22, 2001

Feature interaction is nothing new and not limited to computer science. The problem of undesirable feature interaction (feature interaction problem) has already been investigated in the telecommunication domain. Our goal is the investigation of feature interaction in componet-based systems beyond telecommunication. This Technical Report embraces all position papers accepted at the ECOOP 2001 workshop no. 08 on "Feature Interaction in Composed Systems". The workshop was held on June 18, 2001 at Budapest, Hungary

Requirements modelling and formal analysis using graph operations

The increasing complexity of enterprise systems requires a more advanced analysis of the representation of services expected than is currently possible. Consequently, the specification stage, which could be facilitated by formal verification, becomes very important to the system life-cycle. This paper presents a formal modelling approach, which may be used in order to better represent the reality of the system and to verify the awaited or existing system’s properties, taking into account the environmental characteristics. For that, we firstly propose a formalization process based upon properties specification, and secondly we use Conceptual Graphs operations to develop reasoning mechanisms of verifying requirements statements. The graphic visualization of these reasoning enables us to correctly capture the system specifications by making it easier to determine if desired properties hold. It is applied to the field of Enterprise modelling

The ss-semantics approach; theory and applications

AbstractThis paper is a general overview of an approach to the semantics of logic programs whose aim is to find notions of models which really capture the operational semantics, and are, therefore, useful for defining program equivalences and for semantics-based program analysis. The approach leads to the introduction of extended interpretations which are more expressive than Herbrand interpretations. The semantics in terms of extended interpretations can be obtained as a result of both an operational (top-down) and a fixpoint (bottom-up) construction. It can also be characterized from the model-theoretic viewpoint, by defining a set of extended models which contains standard Herbrand models. We discuss the original construction modeling computed answer substitutions, its compositional version, and various semantics modeling more concrete observables. We then show how the approach can be applied to several extensions of positive logic programs. We finally consider some applications, mainly in the area of semantics-based program transformation and analysis

From here to human-level AI

AbstractHuman-level AI will be achieved, but new ideas are almost certainly needed, so a date cannot be reliably predicted—maybe five years, maybe five hundred years. I'd be inclined to bet on this 21st century.It is not surprising that human-level AI has proved difficult and progress has been slow—though there has been important progress. The slowness and the demand to exploit what has been discovered has led many to mistakenly redefine AI, sometimes in ways that preclude human-level AI—by relegating to humans parts of the task that human-level computer programs would have to do. In the terminology of this paper, it amounts to settling for a bounded informatic situation instead of the more general common sense informatic situation.Overcoming the “brittleness” of present AI systems and reaching human-level AI requires programs that deal with the common sense informatic situation—in which the phenomena to be taken into account in achieving a goal are not fixed in advance.We discuss reaching human-level AI, emphasizing logical AI and especially emphasizing representation problems of information and of reasoning. Ideas for reasoning in the common sense informatic situation include nonmonotonic reasoning, approximate concepts, formalized contexts and introspection

Extensible Languages for Flexible and Principled Domain Abstraction

Die meisten Programmiersprachen werden als Universalsprachen entworfen. Unabhängig von der zu entwickelnden Anwendung, stellen sie die gleichen Sprachfeatures und Sprachkonstrukte zur Verfügung. Solch universelle Sprachfeatures ignorieren jedoch die spezifischen Anforderungen, die viele Softwareprojekte mit sich bringen. Als Gegenkraft zu Universalsprachen fördern domänenspezifische Programmiersprachen, modellgetriebene Softwareentwicklung und sprachorientierte Programmierung die Verwendung von Domänenabstraktion, welche den Einsatz von domänenspezifischen Sprachfeatures und Sprachkonstrukten ermöglicht. Insbesondere erlaubt Domänenabstraktion Programmieren auf dem selben Abstraktionsniveau zu programmieren wie zu denken und vermeidet dadurch die Notwendigkeit Domänenkonzepte mit universalsprachlichen Features zu kodieren. Leider ermöglichen aktuelle Ansätze zur Domänenabstraktion nicht die Entfaltung ihres ganzen Potentials. Einerseits mangelt es den Ansätzen für interne domänenspezifische Sprachen an Flexibilität bezüglich der Syntax, statischer Analysen, und Werkzeugunterstützung, was das tatsächlich erreichte Abstraktionsniveau beschränkt. Andererseits mangelt es den Ansätzen für externe domänenspezifische Sprachen an wichtigen Prinzipien, wie beispielsweise modularem Schließen oder Komposition von Domänenabstraktionen, was die Anwendbarkeit dieser Ansätze in der Entwicklung größerer Softwaresysteme einschränkt. Wir verfolgen in der vorliegenden Doktorarbeit einen neuartigen Ansatz, welcher die Vorteile von internen und externen domänenspezifischen Sprachen vereint um flexible und prinzipientreue Domänenabstraktion zu unterstützen. Wir schlagen bibliotheksbasierte erweiterbare Programmiersprachen als Grundlage für Domänenabstraktion vor. In einer erweiterbaren Sprache kann Domänenabstraktion durch die Erweiterung der Sprache mit domänenspezifischer Syntax, statischer Analyse, und Werkzeugunterstützung erreicht werden . Dies ermöglicht Domänenabstraktionen die selbe Flexibilität wie externe domänenspezifische Sprachen. Um die Einhaltung üblicher Prinzipien zu gewährleisten, organisieren wir Spracherweiterungen als Bibliotheken und verwenden einfache Import-Anweisungen zur Aktivierung von Erweiterungen. Dies erlaubt modulares Schließen (durch die Inspektion der Import-Anweisungen), unterstützt die Komposition von Domänenabstraktionen (durch das Importieren mehrerer Erweiterungen), und ermöglicht die uniforme Selbstanwendbarkeit von Spracherweiterungen in der Entwicklung zukünftiger Erweiterungen (durch das Importieren von Erweiterungen in einer Erweiterungsdefinition). Die Organisation von Erweiterungen in Form von Bibliotheken ermöglicht Domänenabstraktionen die selbe Prinzipientreue wie interne domänenspezifische Sprachen. Wir haben die bibliotheksbasierte erweiterbare Programmiersprache SugarJ entworfen und implementiert. SugarJ Bibliotheken können Erweiterungen der Syntax, der statischen Analyse, und der Werkzeugunterstützung von SugarJ deklarieren. Eine syntaktische Erweiterung besteht dabei aus einer erweiterten Syntax und einer Transformation der erweiterten Syntax in die Basissyntax von SugarJ. Eine Erweiterung der Analyse testet Teile des abstrakten Syntaxbaums der aktuellen Datei und produziert eine Liste von Fehlern. Eine Erweiterung der Werkzeugunterstützung deklariert Dienste wie Syntaxfärbung oder Codevervollständigung für bestimmte Sprachkonstrukte. SugarJ Erweiterungen sind vollkommen selbstanwendbar: Eine erweiterte Syntax kann in eine Erweiterungsdefinition transformiert werden, eine erweiterte Analyse kann Erweiterungsdefinitionen testen, und eine erweiterte Werkzeugunterstützung kann Entwicklern beim Definieren von Erweiterungen assistieren. Um eine Quelldatei mit Erweiterungen zu verarbeiten, inspizieren der SugarJ Compiler und die SugarJ IDE die importierten Bibliotheken um die aktiven Erweiterungen zu bestimmen. Der Compiler und die IDE adaptieren den Parser, den Codegenerator, die Analyseroutine und die Werkzeugunterstützung der Quelldatei entsprechend der aktiven Erweiterungen. Wir beschreiben in der vorliegenden Doktorarbeit nicht nur das Design und die Implementierung von SugarJ, sondern berichten darüber hinaus über Erweiterungen unseres ursprünglich Designs. Insbesondere haben wir eine Generalisierung des SugarJ Compilers entworfen und implementiert, die neben Java alternative Basissprachen unterstützt. Wir haben diese Generalisierung verwendet um die bibliotheksbasierten erweiterbaren Programmiersprachen SugarHaskell, SugarProlog, und SugarFomega zu entwickeln. Weiterhin haben wir SugarJ ergänzt um polymorphe Domänenabstraktion und Kommunikationsintegrität zu unterstützen. Polymorphe Domänenabstraktion ermöglicht Programmierern mehrere Transformationen für die selbe domänenspezifische Syntax bereitzustellen. Dies erhöht die Flexibilität von SugarJ und unterstützt bekannte Szenarien aus der modellgetriebenen Entwicklung. Kommunikationsintegrität spezifiziert, dass die Komponenten eines Softwaresystems nur über explizite Kanäle kommunizieren dürfen. Im Kontext von Codegenerierung stellt dies eine interessante Eigenschaft dar, welche die Generierung von impliziten Modulabhängigkeiten untersagt. Wir haben Kommunikationsintegrität als weiteres Prinzip zu SugarJ hinzugefügt. Basierend auf SugarJ und zahlreicher Fallstudien argumentieren wir, dass flexible und prinzipientreue Domänenabstraktion ein skalierbares Programmiermodell für die Entwicklung komplexer Softwaresysteme darstellt

Protocol for a Systematic Literature Review on Design Decisions for UML-based DSMLs

Series: Technical Reports / Institute for Information Systems and New Medi