THREAD: A programming environment for interactive planning-level robotics applications

THREAD programming language, which was developed to meet the needs of researchers in developing robotics applications that perform such tasks as grasp, trajectory design, sensor data analysis, and interfacing with external subsystems in order to perform servo-level control of manipulators and real time sensing is discussed. The philosophy behind THREAD, the issues which entered into its design, and the features of the language are discussed from the viewpoint of researchers who want to develop algorithms in a simulation environment, and from those who want to implement physical robotics systems. The detailed functions of the many complex robotics algorithms and tools which are part of the language are not explained, but an overall impression of their capability is given

Abstract Data Types without the Types. Dedicated to David Turner on the occasion of his 70'th birthday

The data abstraction mechanism of Miranda may be adapted to a dynamically typed programming language by applying ideas from gradual typing

A consistent extension of the lambda-calculus as a base for functional programming languages

Church's lambda-calculus is modified by introducing a new mechanism, the lambda-bar operator #, which neutralizes the effect of one preceding lambda binding. This operator can be used in such a way that renaming of bound variables in any reduction sequence can be avoided, with the effect that efficient interpreters with comparatively simple machine organization can be designed. It is shown that any semantic model of the pure λ-calculus also serves as a model of this modified reduction calculus, which guarantees smooth semantic theories. The Berkling Reduction Language (BRL) is a new functional programming language based upon this modification

Modelling the combination of functional and logic programming languages

The combination of functional and pure Horn clause logic languages is formally introduced. To give a framework for the investigation of implementations we define a complete and consistent model, which retains full invertibility and allows separation of logic and control. Some existing implementations are discussed from this viewpoint. An extended unification algorithm is suggested, which incorporates the features demanded by our model

Some History of Functional Programming Languages

We study a series of milestones leading to the emergence of lazy, higher order, polymorphically typed, purely functional programming languages. An invited lecture given at TFP12, St Andrews University, 12 June 2012

A Survey of Parallel Programming Constructs

This paper surveys the types of parallelism found in Functional, Lisp and Object-Oriented languages. In particular, it concentrates on the addition of high level parallel constructs to these types of languages. The traditional area of the automatic extraction of parallelism by a compiler [39] is ignored here in favor of the addition of new constructs, because the long history of such automatic techniques has shown that they are not sufficient to allow the massive parallelism promised from modem computer architectures [26. 58]. The problem then, simply stated, is given that it is now possible for us to build massively parallel machines and given that our current compilers seem incapable of generating sufficient parallelism automatically, what should the language designer do? A reasonable answer seems to be to add constructs to languages that allow the expression of additional parallelism in a natural way. Indeed that is what the designers of the the Functional, Lisp, and Object-Oriented languages described below have attempted to do. The three particular programming formalisms were picked because most of the initial ideas seem to have been generated by the designers of the functional languages and most of the current activity seems to be in the Lisp and Objected-Oriented domains. There is also a great deal of activity in the Logic programming area, but this activity is more in the area of executing the existing constructs in parallel as opposed to adding constructs specifically designed to increase parallelism

Optimización del orden de evaluación de programas recursivos

A través de los años los científicos de la computación han identificado diversas técnicas (estrategias) generales que a menudo producen algoritmos eficientes para la resolución de muchas clases de problemas. Este trabajo presenta un análisis de la estrategia dynamic programming (programación dinámica), a partir de su formalización mediante una regla en el cálculo transformacional desarrollado en el proyecto CIP [Bauer, 85] [Bauer, 87]. La técnica especificada es utilizada en la optimización de programas recursivos ineficientes, derivados, en general, por razonamientos divide and conquer. A partir del análisis de la resolución de problemas sobre dominios de distinta complejidad, siguiendo un proceso sistemático y formal, se plantea una generalización de la estrategia programación dinámica formalizada que hace explícitas las condiciones del orden involucrado sobre el dominio de un problema. Asimismo, se formula una regla que combina la técnica de operacionalización divide and conquer recursivo [Grinspan, 95a] con la de optimización programación dinámica. Programación dinámica evita calcular subproblemas más de una vez, invirtiendo el orden computacional y eliminando recursiones no lineales. No obstante puede conducir a que se resuelvan subproblemas innecesarios en el cómputo de ciertos problemas. Esto provoca que tanto la complejidad en tiempo como en espacio de almacenamiento resulten mayores a las deseadas. Existe una técnica conocida como memorización [Turner, 81] (tabulación exacta [Bird, 80]) que evita, por un lado, recomputar valores y por el otro, computar valores innecesarios. Sin embargo memorización no elimina recursiones no lineales, complicándose luego este proceso en el contexto de una metodología de desarrollo de software transformacional. Este trabajo plantea una regla que combina las ventajas de ambas técnicas, a través de un refinamiento de programación dinámica, en función al orden involucrado sobre el dominio del problema. Técnicas y conceptos inherentes a la rama de análisis de algoritmos sirven de herramientas en la formalización y deducción de las condiciones necesarias para la utilización de las reglas propuestas. Asimismo, en la evaluación de los resultados obtenidos como consecuencia de un proceso de optimización. Dos casos de estudio siguen el desarrollo del artículo: “cálculo de números combinatorios” y “multiplicación eficiente de n matrices”. Éstos destacan la relevancia de cada una de estrategias –puras, generalizadas o combinadas– que se formalizan.Eje: TeoríaRed de Universidades con Carreras en Informática (RedUNCI

Optimización del orden de evaluación de programas recursivos

A través de los años los científicos de la computación han identificado diversas técnicas (estrategias) generales que a menudo producen algoritmos eficientes para la resolución de muchas clases de problemas. Este trabajo presenta un análisis de la estrategia dynamic programming (programación dinámica), a partir de su formalización mediante una regla en el cálculo transformacional desarrollado en el proyecto CIP [Bauer, 85] [Bauer, 87]. La técnica especificada es utilizada en la optimización de programas recursivos ineficientes, derivados, en general, por razonamientos divide and conquer. A partir del análisis de la resolución de problemas sobre dominios de distinta complejidad, siguiendo un proceso sistemático y formal, se plantea una generalización de la estrategia programación dinámica formalizada que hace explícitas las condiciones del orden involucrado sobre el dominio de un problema. Asimismo, se formula una regla que combina la técnica de operacionalización divide and conquer recursivo [Grinspan, 95a] con la de optimización programación dinámica. Programación dinámica evita calcular subproblemas más de una vez, invirtiendo el orden computacional y eliminando recursiones no lineales. No obstante puede conducir a que se resuelvan subproblemas innecesarios en el cómputo de ciertos problemas. Esto provoca que tanto la complejidad en tiempo como en espacio de almacenamiento resulten mayores a las deseadas. Existe una técnica conocida como memorización [Turner, 81] (tabulación exacta [Bird, 80]) que evita, por un lado, recomputar valores y por el otro, computar valores innecesarios. Sin embargo memorización no elimina recursiones no lineales, complicándose luego este proceso en el contexto de una metodología de desarrollo de software transformacional. Este trabajo plantea una regla que combina las ventajas de ambas técnicas, a través de un refinamiento de programación dinámica, en función al orden involucrado sobre el dominio del problema. Técnicas y conceptos inherentes a la rama de análisis de algoritmos sirven de herramientas en la formalización y deducción de las condiciones necesarias para la utilización de las reglas propuestas. Asimismo, en la evaluación de los resultados obtenidos como consecuencia de un proceso de optimización. Dos casos de estudio siguen el desarrollo del artículo: “cálculo de números combinatorios” y “multiplicación eficiente de n matrices”. Éstos destacan la relevancia de cada una de estrategias –puras, generalizadas o combinadas– que se formalizan.Eje: TeoríaRed de Universidades con Carreras en Informática (RedUNCI

The generation of concurrent code for declarative languages

PhD ThesisThis thesis presents an approach to the implementation of declarative languages on a simple, general purpose concurrent architecture. The safe exploitation of the available concurrency is managed by relatively sophisticated code generation techniques to transform programs into an intermediate concurrent machine code. Compilation techniques are discussed for 1'-HYBRID, a strongly typed applicative language, and for 'c-HYBRID, a concurrent, nondeterministic logic language. An approach is presented for 1'- HYBRID whereby the style of programming influences the concurrency utilised when a program executes. Code transformation techniques are presented which generalise tail-recursion optimisation, allowing many recursive functions to be modelled by perpetual processes. A scheme is also presented to allow parallelism to be increased by the use of local declarations, and constrained by the use of special forms of identity function. In order to preserve determinism in the language, a novel fault handling mechanism is used, whereby exceptions generated at run-time are treated as a special class of values within the language. A description is given of ,C-HYBRID, a dialect of the nondeterministic logic language Concurrent Prolog. The language is embedded within the applicative language 1'-HYBRID, yielding a combined applicative and logic programming language. Various cross-calling techniques are described, including the use of applicative scoping rules to allow local logical assertions. A description is given of a polymorphic typechecking algorithm for logic programs, which allows different instances of clauses to unify objects of different types. The concept of a method is derived to allow unification Information to be passed as an implicit argument to clauses which require it. In addition, the typechecking algorithm permits higher-order objects such as functions to be passed within arguments to clauses. Using Concurrent Prolog's model of concurrency, techniques are described which permit compilation of 'c-HYBRID programs to abstract machine code derived from that used for the applicative language. The use of methods allows polymorphic logic programs to execute without the need for run-time type information in data structures.The Science and Engineering Research Council