自然言語プログラミング

自然言語プログラミング（NLP）は、英語などの自然言語の文章を用いてオントロジーを活用したプログラミング方法です。^[1]文章を説明するコンテンツ、セクション、サブセクションを含む構造化文書がNLP文書を形成し、これが実際にはコンピュータプログラムとなります。自然言語プログラミングは、最初にプログラムを作成し、その後追加されたインターフェースを使用して自然言語で通信する自然言語インターフェースや音声制御と混同しないでください。NLPでは、プログラムの機能は文章の意味の定義のためだけに編成されます。例えば、NLPを使用して自律型ロボットのすべての知識を表現することができます。そうすることで、ロボットのタスクはユーザーがスクリプト化できるため、ロボットはユーザーが決定した規定の動作ルールを守りながら、それらを自律的に実行できます。このようなロボットは、推論がユーザーに対して透過的であり、ロボットへの信頼が高まるため、透過型ロボットと呼ばれます^[2] 。自然言語の使用と自然言語ユーザーインターフェースには、インタラクティブフィクションを作成するための自然プログラミング言語であるInform 7 、ウィリアム・シェイクスピアの劇のスタイルを模した難解な自然プログラミング言語であるShakespeare、自然言語入力を使用する計算知識エンジンであるWolfram Alphaなどがある。 ^[要出典]プログラム合成のいくつかの方法は、自然言語プログラミングに基づいている。^[3]

NLP におけるステートメントの最小単位は文です。各文は、基礎となるオントロジーの概念、そのオントロジー内の属性、および大文字で表記された名前付きオブジェクトの観点から記述されます。NLP テキストでは、すべての文がMATLAB、Octave、SciLab、Pythonなど の基盤となる高水準プログラミング言語のプロシージャ呼び出しに明確にコンパイルされます。

Wolfram Languageなどの記号言語は、クエリを文で解釈して処理することができます。これにより、 Wolfram Alphaで実装されているような対話型リクエストが可能になります。^{[4] [5]}これらとNLPの違いは、後者は高水準プログラミング言語で利用可能なデータ構造を定義するオントロジーを使用して、自然言語文を通じてプログラムされた単一のプログラムまたはルーチンのライブラリを構築することです。

英語の自然言語プログラムからのテキストの例は次のとおりです。

U_ が 'smc01-control' の場合は、次の操作を実行します。表面の重み Alpha を "[0.5, 0.5]" と定義します。行列 Phi を '単位行列' として初期化します。J を Spc01 の '慣性行列' として定義します。行列 J2 を J の逆行列として計算します。動的状態 X、ガイダンス参照 Xnow から位置速度誤差 Ve と角速度誤差 Oe を計算します。表面の重み Alpha を使用して、位置速度誤差 Ve と角速度誤差 Oe からジョイント スライディング サーフェス G2 を定義します。符号しきい値 0.01 を使用して、ジョイント スライディング サーフェス G2 から平滑化符号関数 SG2 を計算します。動的状態 X と表面の重み Alpha から特殊動的力 F を計算します。行列 J2、表面の重み Alpha、特殊動的力 F、平滑化符号関数 SG2 から制御トルク T と制御力 U を計算します。条件付きアクションを終了します。

スライディングモード制御法を使用したフィードバック制御方式を定義します。

自然言語プログラミングは、ソフトウェアをトップダウンで記述する方法です。その段階は次のとおりです。

• 扱われるトピックのタスクを説明するために必要な概念のオントロジー（分類法）の定義 。各概念とそのすべての属性は、自然言語の単語で定義されます。このオントロジーは、NLP が文章で​​使用できるデータ構造を定義します。
• オントロジーの概念に基づいて 1 つ以上のトップレベルの文を定義します。これらの文は、後でトピック内の最も重要なアクティビティを呼び出すために使用されます。
• 一連の文の観点から各最上位文を定義します。
• 下位レベルの各文を、他の文または「コード "..." を実行する」という形式の単純な文で定義します。ここで、... は、関連する高水準プログラミング言語でのコードを表します。
• 定義されていない文がなくなるまで、前の手順を繰り返します。このプロセスでは、各文をドキュメントのセクションに属するものとして分類し、HTML または Latex 形式で生成して、最終的な自然言語プログラムを作成できます。
• テスト オブジェクトを使用してコードを実行し、各文の意味をテストします。
• いくつかの低レベルの文の意味のコード定義に必要な、プロシージャ呼び出しのライブラリ (基礎となる高レベル言語で) を提供します。
• タイトル、著者データを提供し、文章をHTMLまたはLaTeXファイルにコンパイルします。
• 自然言語プログラムをインターネット上の Web ページとして、またはLaTeX ドキュメントからコンパイルされたPDFファイルとして公開します。

自然言語プログラムは、作成者が作成した手順の正確な形式的記述です。人間が読める形式であり、適切なソフトウェア エージェントで読み取ることもできます。たとえば、NLP 形式の Web ページは、ソフトウェアパーソナル アシスタントエージェントによって読み取られ、ユーザーはエージェントにいくつかの文の実行、つまりタスクの実行や質問への回答を依頼できます。HTMLベースの NLP ドキュメントを英語で解釈するリーダー エージェントがあり、ユーザーはこれを自分のパソコンで実行できます。

オントロジー クラスは、人間が使用する意味での概念ではない自然言語プログラムです。NLP の概念は、一般的な人間の概念の例 (サンプル) です。自然言語プログラムの各文は、(1) 世界モデル内の関係を述べるか、(2) 環境内でアクションを実行するか、(3) 計算手順を実行するか、(4) 質問に応じて応答メカニズムを呼び出すかのいずれかです。

関連するオントロジーが定義された NLP 文のセットは、基礎となる高レベルプログラミング言語の詳細を提供しない疑似コードとして使用することもできます。このようなアプリケーションでは、使用される文は、コンピュータ言語やマシンに依存しないコンピューティング手順の高レベルの抽象化 (概念化) になります。

研究者たちは、平易な言語プロンプトを使用し、AI（具体的には大規模言語モデル）を使用して自然言語を正式なコードに変換する自然言語プログラミング環境の実験を始めています。たとえば、Spatial Pixel は、OpenAI の API を介して自然言語を P5.js コードに変換する自然言語プログラミング環境を作成しました。2021 年に OpenAI は、Codex と呼ばれる大規模言語モデルのプログラミング用の自然言語プログラミング環境を開発しました。

• 制御された自然言語
• 文脈に依存しない言語
• ドメイン固有言語（DSL）
• エンドユーザープログラミング
• 知識表現
• 自然言語処理
• ソースコード生成
• 非常に高水準なプログラミング言語

英語のような構文を持つプログラミング言語

• AppleScript
• 制御された英語の試み
• コボル
• クリアトーク
• フローマティック
• ハイパートーク
• インフォーム7
• ジョス
• センストーク
• ソフトウェアAG
• トランスクリプト
• 構造化クエリ言語(SQL)
• xトーク

書籍

• エージェントとロボットデバイスの自然言語プログラミング：エージェントと人間のための英語での出版、SM Veres 著、ISBN 978-0-9558417-0-5、ロンドン、2008 年 6 月。 
• Dijkstra, Edsger W. (1979)。「自然言語プログラミングの愚かさについて」。プログラム構築。コンピュータサイエンスの講義ノート。第 69 巻。pp. 51–53。doi : 10.1007/bfb0014656。ISBN 3-540-09251-X。
• Lieberman, Henry; Liu, Hugo (2006)。 「自然言語プログラミングの実現可能性調査」。エンドユーザー開発。ヒューマンコンピュータインタラクションシリーズ。第 9 巻。pp. 459–473。doi :10.1007/1-4020-5386- x_20。ISBN 978-1-4020-4220-1。
• Halpern, Mark (1990)。「プログラミングにおける自然言語と冗長性」。Binding Time: プログラミング技術と環境に関する 6 つの研究。計算科学における Ablex シリーズ。Intellect Books。ISBN 9780893916916。

会議での論文

• Veres, SM; Molnar, L. (2010). 「英語によるインテリジェントエージェント向けドキュメント」。人工知能とその応用。doi : 10.2316 / p.2010.674-122。ISBN 978-0-88986-817-5。
• 自律宇宙船のスライディング モード制御。 (半分は英語で書かれています) SM Veres と NK Lincoln、Proc. TAROS'2008、Towards Autonomous Robotic Systems、エジンバラ、2008 年 9 月 1 ～ 3 日。
• Veres, Sandor M. (2010)。「海洋、空中、宇宙におけるミッション対応型自律制御システム」。脳にヒントを得た情報技術。計算知能の研究。第 266 巻。pp. 1–10。doi : 10.1007/ 978-3-642-04025-2_1。ISBN 978-3-642-04024-5。
• Pulido-Prieto, Oscar; Juárez-Martínez, Ulises (2017). 「自然主義プログラミング技術の調査」ACM Computing Surveys . 50 (5): 1–35. doi :10.1145/3109481. S2CID  2078759.

自然言語仕様からのプログラム合成

• Raza, Mohammad、Sumit Gulwani、Natasa Milic-Frayling。「自然言語と例からの構成的プログラム合成」IJCAI。2015 年。
• グリーン、コーデル。「PSI プログラム合成システムの概要」IJCAI。第 5 巻。1977 年。

• 英語スクリプト（2016年から休止中）
• 平易な英語プログラミング ASCII 形式の英語の文章を使用するプログラミング言語。
• SEMPRE – セマンティックパーサーのトレーニング用ツールキット
• sysbrain.com – 透明なロボットを開発するためのロボットプログラミング用の C++/ROS の英語エディター。
• wy-lang.org – 「古代中国人のためのプログラミング言語」
• 自然なインターフェースはどの程度自然であるべきか? – Ubiquityインターフェースがどの程度「自然」であるかに関する考察(2009 年以降休止中)
• Metafor が英語をコードに変換 (2005 年以降休止中)
• コンピュータ知識表現フォーマット、システム、方法、およびアプリケーション - 米国特許：NL を埋め込んだ .who/what/where/when/how XML ファイルへのハイパーリンク