[論文レビュー] An Online Development Environment for Answer Set Programming

Elias Marcopoulos, Christian Reotutar+1 more|arXiv (Cornell University)|Jun 20, 2017

Logic, Reasoning, and Knowledge参考文献 15被引用数 4

ひとこと要約

本論文は、大学学部および高校生向けに設計された、オンラインで自己完結型のAnswer Set Programming (ASP)開発環境を提示する。SPARC言語を基盤として構築され、ファイル保存、リアルタイムでのプログラム編集、図解およびアニメーション述語による解決策の可視化を支援するシンプルなウェブインターフェースを備え、ASPの学習における技術的障壁を顕著に低減する。

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.

研究の動機と目的

• 非CS専攻の学生へのASP教育を妨げる、ローカルASPツールのインストールおよび設定の高い技術的障壁を低減すること。
• インストール不要で、多様なコンピューティング環境で動作する軽量なウェブベース環境を構築すること。
• 従来の答え集合を超えて、図解およびアニメーション出力を統合することで、学生の関与を高めること。
• 教育現場におけるASPの導入を支援し、ツールへのアクセスを簡素化し、技術的サポートへの依存を減らすこと。
• 教育者がソフトウェアの設定やトラブルシューティングに時間を費やすのではなく、教育内容に集中できるようにすること。

提案手法

• 環境は、ローカルインストールに依存しない、内蔵ファイルシステムを備えたスタンドアロンのウェブアプリケーションとして実装されている。
• プログラムの明確さとエラーディテクションを向上させるために、型（ソート）をサポートするSPARC言語が使用されている。
• コードエディタ、ファイルブラウザ、答え集合の実行およびクエリのためのシンプルなコントロールを含むインターフェースが提供されている。
• ユーザーが1フレーム60分の1秒の間隔で順次描画できる、カスタムの図解およびアニメーション述語が導入されている。
• システムはClingo ASPソルバを統合し、図解出力を独自の可視化パイプラインでレンダリングしている。
• 環境はhttp://goo.gl/ukSZETにてオンラインでホスティングされており、ウェブブラウザを搭載した任意のデバイスからアクセス可能である。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 オンラインで自己完結型のASP環境は、論理プログラミング教育におけるツールセットアップの技術的負担を軽減できるか？
• RQ2 図解およびアニメーション出力の統合は、学生の関与度およびASPプログラムの理解度を向上させるのにどの程度効果的か？
• RQ3 このような環境は、高校および大学学部教育において、数独や地図彩色問題のような意味のあるプログラミング課題を実行可能にできるか？
• RQ4 特にアニメーションを含む複雑なプログラムにおいて、環境のパフォーマンスはどのようにスケーリングするか？
• RQ5 機能に妥協を来さずに、教育現場においてローカルツールチェインを代替できる程度に、この環境は実用的か？

主な発見

• オンライン環境により、ローカルソフトウェアのインストールが不要となり、多様な学生のコンピューティング環境でのシームレスなアクセスが可能になった。
• 高校および大学院レベルのAIコースの学生は、図解およびアニメーション機能に対して強い関心を示し、効果的に活用した。
• 図解出力の統合により、単なる答え集合を超えた、より洗練されたプログラム結果の提示が可能になった。
• 環境は、プログラム編集、ファイル管理、答え集合の計算といったASPのコア機能を、最小限のユーザーインターフェースの複雑さでサポートしている。
• アニメーションを含む大規模なグランドプログラムではパフォーマンスの低下が観察されたため、今後のバージョンで最適化の必要がある。
• 教育者がソフトウェアのインストールや設定のトラブルシューティングに時間をかけるのではなく、教育内容に集中できるように支援している。