簡介
隨著計算機科學理論與套用的發展,六十年代和七十年代以來出現了許多非數值計算的高級和非常高級語言。其中包括符號處理語言、邏輯語言、資料庫管理語言、規格說明語言、軟體要求工程語言和公式處理語言等等。
符號處理語言是以LISP為代表的一類高級程式設計語言。它們與一般人們所熟悉的高級語言(如FORTRAN、ALGOL等)有本質上區別。
發展歷程
符號處理語言比有關數值計算的語言的歷史要短。這是由於人們對計算機的早期認識和要求均停留在數值計算方面。直到四十年代和五十年代，隨著LAMBDA變換運算[Church1941] 和元數學理論〔Kleen1950〕的出現，及人們對可計算性問題認識的發展和對計算機套用要求的廣泛化，計算機的語言才開始轉向非數值處理方面。
雖然在五十年代，卡內基—梅隆大學的Newll，Show和Simon就創立了IPL，但真正開闢這個領域的還要算是LISP語言。因為雖說IPL有其自己的用處，並引出了一些基本概念，但現在基本上已經不用了。近二十多年來符號處理語言的發展基本是以LISP為主體的。六十年代的LISP語言，如LISP1.5，LISP1.6，主要發展是表處理能力和技巧方面。從七十年代以來LISP語言不但其套用範圍更加廣泛，而且其功能也大為改善，它們使得LISP語言具有模式配匹、啟發式檢索、模式替換和公式處理的能力;並具有會話式，互動式等操作特點。目前LISP語言已經成為計算機科學研究領域中不可缺少的工具。
目前LISP語言已經成為計算機科學研究領域中不可缺少的工具。
符號處理程式設計語言的特點
符號處理語言與一般算法語言相比有許多本質性的區別。
處理對象
所謂符號處理也被稱為表處理,這正是LISP的原意。一般算法語言是以算術運算為基本運算,而符號處理語言是以對表的處理為基本運算。
當然在符號處理語言中也包括算術運算;但在這方面，它的功效遠不及算法語言。符號處理語言還有一些其它的處理對象。例如標識符、字元串、表指針和其它特徵的非數值型數據。
數據結構
符號處理語言的處理對象既為表,那么相應的就有表的數據結構,就連程式的本身也是由表的形式構成的。但表的結構形式不是唯一的。如LISP中用於記錄原子指針的目標表(對象表)、記錄變數約束值的訪問表。根據不同的數據要求,可以使用雙向表、多叉表作為數據結構。
取值方式
一般語言的取值是根據存放數據的單元地址直接或間接的對這個單元進行訪問。而符號處理語言是通過對存放數據的表進行查找進行取值。前者為定址方式,後者為查表(檢索)方式。
語義描述
LISP語言是第一個用自己描述自己語義的語言。對其語義描述的本身就是一些可執行的程式(系統函式),如EVAL,APPLY等。因此LISP語言開闢了計算機語言操作語義的道路。
套用
由於符號處理語言具有特別的非數值數據結構和函式型的描述能力,因此它成為了人工智慧研究領域的工具。也有人把它們稱為是人工智慧語言。在人工智慧的各個分枝中它們都占有重要的位置。
遊戲機
大量的人工智慧的優秀成果是用符號姐理語言完成的遊戲系統。如西洋棋、跳棋、橋牌等。這些工作要求程式從大量的變換分析中,或是在考慮所有可能出現的狀態下做出決策。
數學、科學和工程輔助系統
這些輔助系統也就是人們熟悉的“專家系統”。它們把人工智慧的研究成果廣泛的套用於各個領域。符號處理語言是它們描述專家知識,構造推理機的有效工具。
自動定理證明
使用符號處理語言描述定理證明的推導邏輯,是符號處理語言的早期套用之一。如王浩算法,消減法都是由它們來實現的。
程式設計自動化
將編程規則的描述構造一個抽象機。然後把用戶對程式的要求、翻譯成可運行的程式。這樣的考慮有人認為是荒謬的,事實上這些研究還是有益的。
機器人
機器人方面的研究是眾所周知的,也是科學家很感興趣的,並且相當複雜,比如對於機械手的控制,電眼的圖象接受,處理和識別,電耳對聲頻信號的處理。這些工作都是人工智慧的重要課題,也是當代科學的尖端。
機器視覺
機器視覺就是對由攝象系統接收的圖象信號,在機器內部進行符號的描述、分析和識別。
自然語言理解
早期的自然語言理解工作僅包括機器翻譯;現在則是包括文字和語言兩方面的理解。研究工作要從語音、語調、語法、語義和語境等多方面對語言進行綜合性的分析。
心理信息處理
心理學家和人工智慧方面的專家使用符號處理語言將人在解題過程中的思維模型寫成程式,也就是描述一個解題思維的刺激過程。
符號處理語言除上述八個方面的套用外還有許多其它方面的套用。例如LlSP作業系統,LlSP機,LlSP編輯程式等等。符號處理語言在計算機科學領域中占有相當重要的位置。
