[논문 리뷰] An Online Development Environment for Answer Set Programming

Elias Marcopoulos, Christian Reotutar외 1명|arXiv (Cornell University)|2017. 06. 20.

Logic, Reasoning, and Knowledge참고 문헌 15인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 학부 및 고등학생을 대상으로 한 Answer Set Programming (ASP) 교육을 위한 온라인, 자체 포함형 개발 환경을 제시한다. SPARC 언어를 기반으로 하며, 파일 저장 기능, 실시간 프로그램 편집 기능, 그리고 그림과 애니메이션 예측자를 통한 솔루션 시각화 기능을 제공하는 간단한 웹 인터페이스를 갖추고 있어, ASP 학습에 있어 기술적 장벽을 크게 낮춘다.

ABSTRACT

Recent progress in logic programming (e.g., the development of the Answer Set Programming paradigm) has made it possible to teach it to general undergraduate and even high school students. Given the limited exposure of these students to computer science, the complexity of downloading, installing and using tools for writing logic programs could be a major barrier for logic programming to reach a much wider audience. We developed an online answer set programming environment with a self contained file system and a simple interface, allowing users to write logic programs and perform several tasks over the programs.

연구 동기 및 목표

• 비컴퓨터 전공 학생들에게 ASP를 가르치는 데 걸림돌이 되는 로컬 ASP 도구 설치 및 설정의 높은 기술적 장벽을 해소하기 위해.
• 설치가 필요 없고 다양한 컴퓨팅 환경에서 작동하는 경량 웹 기반 환경을 구축하기 위해.
• 기존의 답 집합 외에 시각적 및 애니메이션 출력을 통합함으로써 학생들의 참여도를 향상시키기 위해.
• 도구 접근을 단순화하고 기술적 지원에 대한 의존도를 줄임으로써 고등학교 및 학부 과정에서 ASP를 가르치는 데 지원하기 위해.
• 교육자들이 소프트웨어 설정 및 문제 해결에 신경 쓰지 않고 수업 중심의 교육에 집중할 수 있도록 하기 위해.

제안 방법

• 환경는 로컬 설치에 의존하지 않는 자체 포함형 웹 애플리케이션으로 구현되었으며, 내장된 파일 시스템을 갖추고 있다.
• 프로그램의 명확성과 오류 탐지 능력을 향상시키기 위해 종류(sorts, 타입)를 지원하는 SPARC 언어를 사용한다.
• 코드 에디터, 파일 브라우저, 답 집합을 실행하고 질의하는 데 사용할 수 있는 간단한 제어 요소를 포함한 인터페이스를 제공한다.
• 사용자가 1/60초 간격으로 프레임 단위로 시각적 출력을 렌더링할 수 있도록 사용자 정의 그림 그리기 및 애니메이션 예측자를 도입하였다.
• 시스템은 Clingo ASP 솔버를 통합하고, 사용자 정의 시각화 파이프라인을 통해 시각적 출력을 렌더링한다.
• 환경는 http://goo.gl/ukSZET에서 온라인으로 호스팅되어 있어 웹 브라우저를 통해 어떤 기기에서나 접근 가능하다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 온라인, 자체 포함형 ASP 환경이 논리 프로그래밍 교육을 위한 도구 설정의 기술적 부담을 줄일 수 있는가?
• RQ2 시각적 및 애니메이션 출력 통합이 학생들의 참여도 향상과 ASP 프로그램 이해도 향상에 얼마나 효과적인가?
• RQ3 이러한 환경이 고등학교 및 학부 교육에서 스도쿠나 지도 색칠 문제와 같은 의미 있는 프로그래밍 과제를 지원할 수 있는가?
• RQ4 특히 애니메이션을 포함한 복잡한 프로그램의 경우 환경의 성능가 어떻게 스케일링되는가?
• RQ5 기능을 손상시키지 않고 교육 현장에서 로컬 도구 체인을 이 환경이 얼마나 대체할 수 있는가?

주요 결과

• 온라인 환경은 로컬 소프트웨어 설치가 필요 없음을 입증하여 다양한 학생의 컴퓨팅 환경에서 원활한 접근을 가능하게 하였다.
• 고등학교 및 고학년 AI 수업 학생들이 그림과 애니메이션 기능에 강한 관심을 보이며 효과적으로 활용하였다.
• 시각적 출력 통합은 기존의 순수한 답 집합 외에도 결과의 시각적 표현을 크게 향상시켰다.
• 환경는 프로그램 편집, 파일 관리, 답 집합 계산과 같은 핵심 ASP 기능을 최소한의 사용자 인터페이스 복잡성으로 지원하였다.
• 애니메이션을 포함한 대규모 지도 프로그램에서는 성능 저하가 관찰되어 향후 버전에서 최적화가 필요함을 시사하였다.
• 시스템은 교육자들이 소프트웨어 설치 및 설정 문제 해결에 시간을 쓰지 않고 교육 내용에 집중할 수 있도록 하였다.