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1 # Seminar in Semantics / Philosophy of Language #
2
3 or: **What Philosophers and Linguists Can Learn From Theoretical Computer Science But Didn't Know To Ask**
4
5 This course is co-taught by [Chris Barker](http://homepages.nyu.edu/~cb125/) and [Jim Pryor](http://www.jimpryor.net/). Linguistics calls it "G61.3340-002" and Philosophy calls it "G83.2296-001."
6 The seminar meets on Mondays from 4-6, in 
7 the Linguistics building at 10 Washington Place, in room 104 (back of the first floor).
8 One student session will be held every Wednesday from 3-4 on the
9 fourth floor at 10 Washington Place.
10
11 ## Announcements ##
12
13 <!--
14 *       This is the time of the semester when some people start slipping
15 behind with the homework.  Don't.
16 -->
17
18 *       We've added a page on [[Translating between OCaml Scheme and Haskell]]
19
20 *       We've added some [commentary](/hints/assignment_6_commentary) on some common issues in your solutions to [[Assignment6]].
21
22 *       We've added a [[Monad Library]] for OCaml.
23
24 *       We've posted a [[State Monad Tutorial]].
25
26 [[Older Announcements]]
27
28 ##[[Lambda Evaluator]]##
29
30 Usable in your browser. It can help you check whether your answer to some of
31 the homework questions works correctly.
32
33 There is also now a [library](/lambda_library) of lambda-calculus
34 arithmetical and list operations, some relatively advanced.
35
36 ##[[Monad Library]]##
37
38
39 ## Lecture Notes and Assignments ##
40
41 (13 Sept) Lecture notes for [[Week1]]; [[Assignment1]].
42
43 >       Topics: [[Applications]], including [[Damn]]; Basics of Lambda Calculus; Comparing Different Languages
44
45 (20 Sept) Lecture notes for [[Week2]]; [[Assignment2]].
46
47 >       Topics: Reduction and Convertibility; Combinators; Evaluation Strategies and Normalization; Decidability; [[Lists and Numbers]]
48
49 (27 Sept) Lecture notes for [[Week3]];  [[Assignment3]];
50 an evaluator with the definitions used for homework 3
51 preloaded is available at [[assignment 3 evaluator]].
52
53 >       Topics: [[Evaluation Order]]; Recursion with Fixed Point Combinators
54
55 (4 Oct) Lecture notes for [[Week4]]; [[Assignment4]].
56
57 >       Topics: More on Fixed Points; Sets; Aborting List Traversals; [[Implementing Trees]]
58
59
60 (18 Oct, 25 Oct) Lecture notes for [[Week5]] and [[Week6]]; [[Assignment5]].
61
62 >       Topics: Types, Polymorphism, Unit and Bottom
63
64 (1 Nov) Lecture notes for [[Week7]]; [[Assignment6]].
65
66 >       Topics: Monads; [[Reader Monad for Variable Binding]]; [[Reader Monad for Intensionality]]
67
68 (8 Nov) Lecture notes for [[Week8]].
69
70 >       Topics: Reader Monad for Jacobson's Variable-Free Semantics
71
72 (15 Nov) Lecture notes for [[Week9]]; [[Assignment7]]. Everyone auditing in the class is encouraged to do this assignment, or at least work through the substantial "hints".
73
74 >       Topics: Mutable Variables; Passing by Reference; [[State Monad Tutorial]] (added recently)
75
76 (22 Nov) Lecture notes for [[Week10]]
77
78 >       Topics: Calculator Improvements, including mutation
79
80 (30 Nov) Lecture notes for [[Week11]]; [[Assignment8]].
81
82 >       Topics: [[Tree and List Zippers]]; [[Coroutines and Aborts]]; [[From List Zippers to Continuations]]
83
84 (6 Dec) Lecture notes for [[Week12]]; [[Assignment9]].
85
86 >       Topics: [[List Monad as Continuation Monad]]; [[Manipulating Trees with Monads]] (updated); [[Monad Transformers]] (added recently)
87
88 (13 Dec) Lecture notes for Week13; [[Assignment10]].
89
90 >       Topics: [[CPS and Continuation Operators]]; Curry-Howard
91
92 [[Advanced Topics]]
93
94 >       Topics: Version 4 lists, Monads in Category Theory
95
96 ##Scheme and OCaml##
97
98 See [below](#installing) for how to get the programming languages running on your computer.
99
100 *       Links for help [[learning Scheme]]
101
102 *       Links for help [[learning OCaml]]
103
104 *       [[Translating between OCaml Scheme and Haskell]]
105
106
107 ##[[Offsite Reading]]##
108
109 There's lots of links here already to tutorials and encyclopedia entries about many of the notions we'll be dealing with.
110
111
112
113 ## Course Overview ##
114
115 The goal of this seminar is to introduce concepts and techniques from
116 theoretical computer science and show how they can provide insight
117 into established philosophical and linguistic problems.
118
119 This is not a seminar about any particular technology or software.
120 Rather, it's about a variety of conceptual/logical ideas that have been
121 developed in computer science and that linguists and philosophers ought to
122 know, or may already be unknowingly trying to reinvent.
123
124 Philosphers and linguists tend to reuse the same familiar tools in
125 ever more (sometime spectacularly) creative ways.  But when your only
126 hammer is classical logic, every problem looks like modus ponens.  In
127 contrast, computer scientists have invested considerable ingenuity in
128 studying tool design, and have made remarkable progress.
129
130 "Why shouldn't I reinvent some idea X for myself? It's intellectually
131 rewarding!" Yes it is, but it also takes time you might have better
132 spent elsewhere. After all, you can get anywhere you want to go by walking, but you can
133 accomplish more with a combination of walking and strategic subway
134 rides.
135
136 More importantly, the idiosyncrasies of your particular
137 implementation may obscure what's fundamental to the idea you're
138 working with. Your implementation may be buggy in corner cases you
139 didn't think of; it may be incomplete and not trivial to generalize; its
140 connection to existing literature and neighboring issues may go
141 unnoticed. For all these reasons you're better off understanding the
142 state of the art.
143
144 The theoretical tools we'll be introducing aren't very familiar to
145 everyday programmers, but they are prominent in academic computer science,
146 especially in the fields of functional programming and type theory.
147
148 Of necessity, this course will lay a lot of logical groundwork. But throughout
149 we'll be aiming to mix that groundwork with real cases
150 in our home subjects where these tools play central roles. Our aim for the
151 course is to enable you to make these tools your own; to have enough
152 understanding of them to recognize them in use, use them yourself at least
153 in simple ways, and to be able to read more about them when appropriate.
154
155 Once we get up and running, the central focii of the course will be
156 **continuations**, **types**, and **monads**. One of the on-going themes will
157 concern evaluation order and issues about how computations (inferences,
158 derivations) unfold in (for instance) time.  The key analytic technique is to
159 form a static, order-independent model of a dynamic process. We'll be
160 discussing this in much more detail as the course proceeds.
161
162 The logical systems we'll be looking at include:
163
164 *       the pure/untyped lambda calculus
165 *       combinatorial logic
166 *       the simply-typed lambda calculus
167 *       polymorphic types with System F
168 *       some discussion of dependent types
169 *       if time permits, "indeterministic" or "preemptively parallel" computation and linear logic
170
171
172 <!--
173 Other keywords:
174         recursion using the Y-combinator
175         evaluation-order stratgies
176         normalizing properties
177         the Curry-Howard isomorphism(s)
178         monads in category theory and computation
179 -->
180
181 ## Who Can Participate? ##
182
183 The course will not presume previous experience with programming.  We
184 will, however, discuss concepts embodied in specific programming
185 languages, and we will encourage experimentation with running,
186 modifying, and writing computer programs.
187
188 The course will not presume lots of mathematical or logical background, either.
189 However, it will demand a certain amount of comfort working with such material; as a result,
190 it will not be especially well-suited to be a first graduate-level course
191 in formal semantics or philosophy of language. If you have concerns about your
192 background, come discuss them with us.
193
194 This class will count as satisfying the logic requirement for Philosophy
195 PhD students; however if this would be your first or only serious
196 engagement with graduate-level formal work you should consider
197 carefully, and must discuss with us, (1) whether you'll be adequately
198 prepared for this course, and (2) whether you'd be better served by
199 taking a logic course (at a neighboring department, or at NYU next year)
200 with a more canonical syllabus.
201
202
203 Faculty and students from outside of NYU Linguistics and Philosophy are welcome
204 to audit, to the extent that this coheres well with the needs of our local
205 students.
206
207
208 ## Recommended Software ##
209
210 During the course, we'll be encouraging you to try out various things in Scheme
211 and Caml, which are prominent *functional programming languages*. We'll explain
212 what that means during the course.
213
214 *       **Scheme** is one of two major dialects of *Lisp*, which is a large family
215 of programming languages. Scheme
216 is the more clean and minimalistic dialect, and is what's mostly used in
217 academic circles.
218 Scheme itself has umpteen different "implementations", which share most of
219 their fundamentals, but have slightly different extensions and interact with
220 the operating system differently. One major implementation used to be called
221 PLT Scheme, and has just in the past few weeks changed their name to Racket.
222 This is what we recommend you use. (If you're already using or comfortable with
223 another Scheme implementation, though, there's no compelling reason to switch.)
224
225         Racket stands to Scheme in something like the relation Firefox stands to HTML.
226
227 *       **Caml** is one of two major dialects of *ML*, which is another large
228 family of programming languages. Caml has only one active implementation,
229 OCaml, developed by the INRIA academic group in France.
230
231 *       Those of you with some programming background may have encountered a third
232 prominent functional programming language, **Haskell**. This is also used a
233 lot in the academic contexts we'll be working through. Its surface syntax
234 differs from Caml, and there are various important things one can do in
235 each of Haskell and Caml that one can't (or can't as easily) do in the
236 other. But these languages also have a lot in common, and if you're
237 familiar with one of them, it's not difficult to move between it and the
238 other.
239
240 <a name=installing></a>
241 [[How to get the programming languages running on your computer]]
242
243 [[Family tree of functional programming languages]]
244
245 [[Translating between OCaml Scheme and Haskell]]
246
247 ## What is Functional Programming? ##
248
249 Here's a [survey conducted at Microsoft](http://research.microsoft.com/apps/pubs/default.aspx?id=141506) asking programmers what they understand "functional programming" to be. Don't take their responses to be authoritative... this is a just a "man in the street" (seat?) poll.
250
251 Read more about the [uptake of Haskell](http://steve-yegge.blogspot.com/2010/12/haskell-researchers-announce-discovery.html) among programmers in the street.
252
253
254 ## Recommended Books ##
255
256 It's not necessary to purchase these for the class. But they are good ways to get a more thorough and solid understanding of some of the more basic conceptual tools we'll be using.
257
258 *       *An Introduction to Lambda Calculi for Computer Scientists*, by Chris
259 Hankin, currently $17 on
260 [Amazon](http://www.amazon.com/dp/0954300653).
261
262 *       (Another good book covering the same ground as the Hankin book, but
263 more thoroughly, and in a more mathematical style, is *Lambda-Calculus and Combinators:
264 an Introduction*, by J. Roger Hindley and Jonathan P. Seldin, currently $52 on [Amazon](http://www.amazon.com/dp/0521898854). If you choose to read
265 both the Hankin book and this book, you'll notice the authors made some different
266 terminological/notational choices. At first, this makes comprehension slightly slower,
267 but in the long run it's helpful because it makes the arbitrariness of those choices more salient.)
268
269 *       (Another good book, covering some of the same ground as the previous two, but also delving much deeper into typed lambda calculi, is *Types and Programming Languages*, by Benjamin Pierce, currently $61 on [Amazon](http://www.amazon.com/dp/0262162091). This book has many examples in OCaml.)
270
271 *   *The Little Schemer, Fourth Edition*, by Daniel P. Friedman and Matthias
272 Felleisen, currently $23 on [Amazon](http://www.amazon.com/exec/obidos/ASIN/0262560992).
273 This is a classic text introducing the gentle art of programming, using the
274 functional programming language Scheme. Many people love this book, but it has
275 an unusual dialog format that is not to everybody's taste. **Of particular
276 interest for this course** is the explanation of the Y combinator, available as
277 a free sample chapter [at the MIT Press web page for the
278 book](http://www.ccs.neu.edu/home/matthias/BTLS/).
279
280 *       *The Seasoned Schemer*, also by Daniel P. Friedman and Matthias Felleisen, currently $28
281 on [Amazon](http://www.amazon.com/Seasoned-Schemer-Daniel-P-Friedman/dp/026256100X)
282
283 *       *The Little MLer*, by Matthias Felleisen and Daniel P. Friedman, currently $27
284 on [Amazon](http://www.amazon.com/Little-MLer-Matthias-Felleisen/dp/026256114X).
285 This covers some of the same introductory ground as The Little Schemer, but
286 this time in ML. It uses another dialect of ML (called SML), instead of OCaml, but there are only
287 superficial syntactic differences between these languages. [Here's a translation
288 manual between them](http://www.mpi-sws.org/~rossberg/sml-vs-ocaml.html).
289
290
291
292 ----
293
294 All wikis are supposed to have a [[SandBox]], so this one does too.
295
296 This wiki is powered by [[ikiwiki]].
297
298