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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 "LING-GA 3340" and Philosophy calls it "PHIL-GA 2296".
6 The seminar meets in spring 2015 on Thursdays from 4 until a bit before 7 (with a short break in the middle), in
7 the Linguistics building at 10 Washington Place, in room 103 (front of the first floor).
8
9 <!--
10 One student session will be held every Wednesday from XX-YY at WHERE.
11 -->
12
13 ## [[Index of Content (lecture notes and more)|content]] ##
14
15 ## Announcements ##
16
17 *   This wiki will be undergoing lots of changes throughout the semester, and particularly in these first few days as we get it set up, migrate over some of the content from the previous time
18 we taught this course, and iron out various technical wrinkles. Please be patient. When you sit down to read the wiki, it's a good idea to always hit "Refresh" in your browser to make sure you're reading the latest additions and refinements of the website. (Sometimes these will be tweaks, other times very substantial. Updates will happen at miscellaneous hours, sometimes many times in a given day.)
19
20     If you've eager to learn, though, you don't have to wait on us to be ready to serve you. You can go look at the [archived first version](http://lambda1.jimpryor.net) of this course. Just keep in mind that
21 the text and links there haven't been updated. And/or you can get started on installing the software and ordering some of the books.
22
23 *   As we mentioned in class, if you're following the course and would like to be emailed occasionally, send an email to <mailto:jim.pryor@nyu.edu>, saying "lambda" in the subject line. Most often, we will just post announcements to this website, rather than emailing you. But occasionally an email might be more appropriate.
24
25 *   As we mentioned in class, we're also going to schedule a session to discuss the weekly homeworks. If you'd like to participate in this, please complete [this Doodle poll](http://doodle.com/7xrf4w8xq4i9e5za). It asks when you are available on Tuesdays and Wednesdays.
26
27 <!--
28 One student session will be held every Wednesday from XX-YY at WHERE.
29
30 For those who'd like to attend the section but can't make the
31 Wednesday time: If you're one of the students who
32 wants to meet for Q&A at some other time in the week, let us know.
33
34 You should see the student sessions as opportunities to clear up lingering
35 issues from material we've discussed, and help get a better footing for what
36 we'll be doing the next week. It would be smart to make a serious start on that
37 week's homework, for instance, before the session.
38 -->
39
40 *   Here is information about [[How to get the programming languages running on your computer|installing]].
41
42 *   Henceforth, unless we say otherwise, every homework will be "due" by
43 Wednesday morning after the Thursday seminar in which we refer to it.
44 (Usually we'll post the assignment shortly before the seminar, but don't
45 rely on this.) However, for every assignment there will be a "grace
46 period" of one further week for you to continue working on it if you
47 have trouble and aren't able to complete the assignment to your
48 satisfaction by the due date. You shouldn't hesitate to talk to us---or
49 each other!---about the assignments when you do have trouble. We don't
50 mind so much if you come across answers to the assignment when browsing
51 the web, or the Little Schemer book, or anywhere. So long as you can
52 reason yourself through the solutions and experience for yourself the
53 insights they embody.
54
55     We reserve the privilege to ruthlessly require you to
56 explain your solutions in conversations at any point, in section or in
57 class.
58
59     You should always *aim* to complete the assignments by the "due" date,
60 as this will fit best with the progress of the seminar.
61
62     The assignments will tend to be quite challenging. Again, you should by
63 all means talk amongst yourselves, and to us, about strategies and
64 questions that come up when working through them.
65
66     We will not always be able to predict accurately which problems are
67 easy and which are hard.  If we misjudge, and choose a problem that is
68 too hard for you to complete to your own satisfaction, it is still
69 very much worthwhile (and very much appreciated) if you would explain
70 what is difficult, what you tried, why what you tried didn't work, and
71 what you think you need in order to solve the problem.
72
73
74
75
76 (**Week 1**) Thursday 29 Jan 2015
77
78 > Topics:
79 [[Order in programming languages and natural language|topics/week1 order]];
80 [[Introduction to functional programming|topics/week1]];
81 [[Homework|exercises/assignment1]];
82 [[Advanced notes|topics/week1 advanced notes]]
83
84
85 <!--
86 [[Lambda Evaluator]]: Usable in your browser. It can help you check whether your answer to some of the homework questions works correctly. There is also now a [library](/lambda_library) of lambda-calculus arithmetical and list operations, some relatively advanced.
87
88 We've added a [[Monad Library]] for OCaml.
89 We've posted a [[State Monad Tutorial]].
90 -->
91
92
93 ## Course Overview ##
94
95 The overarching goal of this seminar is to introduce concepts and techniques from
96 theoretical computer science and show how they can provide insight
97 into established philosophical and linguistic problems.
98
99 This is not a seminar about any particular technology or software.
100 Rather, it's about a variety of conceptual/logical ideas that have been
101 developed in computer science and that linguists and philosophers ought to
102 know, or may already be unknowingly trying to reinvent.
103
104 Philosphers and linguists tend to reuse the same familiar tools in
105 ever more (sometime spectacularly) creative ways.  But when your only
106 hammer is classical logic, every problem looks like modus ponens.  In
107 contrast, computer scientists have invested considerable ingenuity in
108 studying the design of their conceptual tools (among other things), and they've made much progress that we can benefit from.
109
110 "Why shouldn't I reinvent some idea X for myself? It's intellectually
111 rewarding!" Yes it is, but it also takes time you might have better
112 spent elsewhere. After all, you can get anywhere you want to go by walking, but you can
113 accomplish more with a combination of walking and strategic subway
114 rides.
115
116 More importantly, the idiosyncrasies of your particular
117 implementation may obscure what's fundamental to the idea you're
118 working with. Your implementation may be buggy in corner cases you
119 didn't think of; it may be incomplete and not trivial to generalize; its
120 connection to existing literature and neighboring issues may go
121 unnoticed. For all these reasons you're better off understanding the
122 state of the art.
123
124 The theoretical tools we'll be introducing aren't part of the diet of most
125 everyday programmers, but they are prominent in academic computer science,
126 especially in the fields of functional programming and type theory.
127
128 Of necessity, this course will lay a lot of logical groundwork. But throughout
129 we'll be aiming to mix that groundwork with real cases
130 in our home subjects where these tools can (or already do, covertly) play central roles.
131
132 Our aim for the
133 course is to enable you to make these tools your own; to have enough
134 understanding of them to recognize them in use, use them yourself at least
135 in simple ways, and to be able to read more about them when appropriate.
136
137 [[More about the topics and larger themes of the course|overview]]
138
139
140 ## Who Can Participate? ##
141
142 The course will not presume previous experience with programming.  We
143 will, however, discuss concepts embodied in specific programming
144 languages, and we will encourage experimentation with running,
145 modifying, and writing computer programs.
146
147 The course will not presume lots of mathematical or logical background, either.
148 However, it will demand a certain amount of comfort working with such material; as a result,
149 it will not be especially well-suited to be a first graduate-level course
150 in formal semantics or philosophy of language. If you have concerns about your
151 background, come discuss them with us.
152
153 If you hope to have the class satisfy the logic requirement for Philosophy PhD students, this needs to be discussed with us and approved in advance. If this would be
154 your first or only serious
155 engagement with graduate-level formal work you should consider
156 carefully, and must discuss with us, (1) whether you'll be adequately
157 prepared for this course, and (2) whether you'd be better served by
158 taking a logic course
159 with a more canonical syllabus.
160 This term you could take PHIL-GA 1003, [Logic for Philosophers](http://jdh.hamkins.org), offered by Joel Hamkins on Wednesdays 12-2.
161
162 Faculty and students from outside of NYU Linguistics and Philosophy are welcome
163 to audit, to the extent that this coheres well with the needs of our local
164 students.
165
166
167 ## Recommended Software ##
168
169 During the course, we'll be encouraging you to try out various things in Scheme
170 and OCaml. Occasionally we will also make remarks about Haskell. All three of these
171 are prominent *functional programming languages*. The term "functional" here means they have
172 a special concern with functions, not just that they aren't broken. But what precisely is
173 meant by "functional" is somewhat fuzzy and even its various precisifications take some
174 time to explain. We'll get clearer on this during the course. Another term used roughly the same as "functional"
175 is "declarative." At a first pass, "functional" or "declarative" programming is primarily focused on complex
176 expressions that get computationally evaluated to some (usually simpler) result. In class I gave the examples
177 of `1+2` (which gets evaluated in arithmetic to `3`), `1+2 < 5` (which gets evaluated in arithmetic to a truth-value), and `1`
178 (which gets evaluated in arithmetic to `1`). Also Google search strings, which get evaluated by Google servers to a
179 list of links.
180
181 The dominant contrasting class of programming languages (the great majority of what's used
182 in industry) are called "imperatival" languages, meaning they have more to do with following a sequence of commands (generating what we
183 called in class "side-effects", though sometimes what they're *alongside* is not that interesting, and all the focus is instead
184 on the effects). Programming languages like C and Python and JavaScript and so on are predominantly of this sort.
185
186 In truth, nothing that gets marketed as a "programming language" is really completely 100% functional/declarative, and even the
187 languages I called "imperatival" will have some "functional" *fragments* (they evaluate `1+2` to `3`, also). So these labels aren't
188 strictly exclusive. The labels are better thought of as concerning different
189 *styles* or *idioms* of programming. Languages like Scheme and OCaml and especially Haskell get called "functional languages" because
190 of the extent to which they emphasize, and are designed around those idioms. Languages like Python and JavaScript are sometimes themselves
191 described as "more functional" than other languages, like C.
192
193 In any case, here is
194 <a name=installing></a>
195 [[How to get the programming languages running on your computer|installing]].
196 And here is some more context for the three languages we will be focusing on:
197
198 *   **Scheme** is one of two or three major dialects of *Lisp*, which is a large family
199 of programming languages. Scheme
200 is the more clean and minimalist dialect of Lisp, and is what's mostly used in
201 academic circles.
202 Scheme itself has umpteen different "implementations", which share most of
203 their fundamentals, but have slightly different extensions and interact with
204 the operating system differently. One major implementation is called Racket,
205 and that is what we recommend you use. If you're already using or comfortable with
206 another Scheme implementation, though, there's no compelling reason to switch.
207
208     Another good Scheme implementation is Chicken. For our purposes, this is in some
209 respects superior to Racket, and in other respects inferior. <!--
210 Racket doesn't have R7RS-small, and won't anytime soon. :-(
211 Also Chicken's library collection seems stronger, or at least better organized and maintained.
212 Other R7RS-friendly: [Gauche](http://practical-scheme.net/gauche), [Chibi](https://code.google.com/p/chibi-scheme).
213 -->
214
215     Racket and Chicken stand to Scheme in something like the relation Firefox stands to HTML.
216
217     (Wikipedia on
218 [Lisp](http://en.wikipedia.org/wiki/Lisp_%28programming_language%29),
219 [Scheme](http://en.wikipedia.org/wiki/Scheme_%28programming_language%29),
220 [Racket](http://en.wikipedia.org/wiki/Racket_%28programming_language%29), and
221 [Chicken](http://en.wikipedia.org/wiki/CHICKEN_%28Scheme_implementation%29).)
222     <!-- Help on Learning Scheme -->
223
224 *   **Caml** is one of two major dialects of *ML*, which is another large
225 family of programming languages. Caml has only one active "implementation",
226 OCaml, developed by the INRIA academic group in France. Sometimes we may refer to Caml or ML
227 more generally; but you can assume that what we're talking about always works more
228 specifically in OCaml.
229
230     (Wikipedia on
231 [ML](http://en.wikipedia.org/wiki/ML_%28programming_language%29),
232 [Caml](http://en.wikipedia.org/wiki/Caml), and
233 [OCaml](http://en.wikipedia.org/wiki/OCaml).)
234     <!-- Help on Learning OCaml -->
235
236
237 *   **Haskell** is also used a
238 lot in the academic contexts we'll be working through. Its surface syntax
239 differs from Caml, and there are various important things one can do in
240 each of Haskell and Caml that one can't (or can't as easily) do in the
241 other. But these languages also have *a lot* in common, and if you're
242 familiar with one of them, it's generally not hard to move between it and the
243 other.
244
245     Like Scheme, Haskell has a couple of different implementations. The
246 dominant one, and the one we recommend you install, is called GHC, short
247 for "Glasgow Haskell Compiler".
248
249     (Wikipedia on
250 [Haskell](http://en.wikipedia.org/wiki/Haskell_%28programming_language%29) and
251 [GHC](https://en.wikipedia.org/wiki/Glasgow_Haskell_Compiler).)
252     <!-- Help on Learning Haskell -->
253
254
255
256
257 ## Recommended Books ##
258
259 It's not *mandatory* 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. We especially recommend the first three of them.
260
261 *   *An Introduction to Lambda Calculi for Computer Scientists*, by Chris
262 Hankin, currently $18 paperback on
263 [Amazon](http://www.amazon.com/dp/0954300653).
264
265 *   *The Little Schemer, Fourth Edition*, by Daniel P. Friedman and Matthias
266 Felleisen, currently $29 paperback on [Amazon](http://www.amazon.com/exec/obidos/ASIN/0262560992).
267 This is a classic text introducing the gentle art of programming, using the
268 functional programming language Scheme. Many people love this book, but it has
269 an unusual dialog format that is not to everybody's taste. **Of particular
270 interest for this course** is the explanation of the Y combinator, available as
271 a free sample chapter [at the MIT Press web page for the
272 book](http://www.ccs.neu.edu/home/matthias/BTLS/).
273
274 *   *The Seasoned Schemer*, also by Daniel P. Friedman and Matthias Felleisen, currently $29 paperback
275 on [Amazon](http://www.amazon.com/Seasoned-Schemer-Daniel-P-Friedman/dp/026256100X). This is a sequel to The Little Schemer, and it focuses on mutation and continuations in Scheme. We will be covering those topics in the second half of the course.
276
277 *   *The Little MLer*, by Matthias Felleisen and Daniel P. Friedman, currently $31 paperback / $29 kindle
278 on [Amazon](http://www.amazon.com/Little-MLer-Matthias-Felleisen/dp/026256114X).
279 This covers much of the same introductory ground as The Little Schemer, but
280 this time in a dialect of ML. It doesn't use OCaml, the dialect we'll be working with, but instead another dialect of ML called SML. The syntactic differences between these languages is slight.
281 ([Here's a translation manual between them](http://www.mpi-sws.org/~rossberg/sml-vs-ocaml.html).)
282 Still, that does add an extra layer of interpretation, and you might as well
283 just use The Little Schemer instead. Those of you who are already more
284 comfortable with OCaml (or with Haskell) than with Scheme might consider
285 working through this book instead of The Little Schemer. For the rest of you,
286 or those of you who *want* practice with Scheme, go with The Little Schemer.
287
288 *   *The Haskell Road to Logic, Math and Programming*, by Kees Doets and Jan van Eijck, currently $22 on [Amazon](http://www.amazon.com/dp/0954300696) is a textbook teaching the parts of math and logic we cover in the first few weeks of Logic for Philosophers. (Notions like validity, proof theory for predicate logic, sets, sequences, relations, functions, inductive proofs and recursive definitions, and so on.) The math here should be accessible and familiar to all of you. What is novel about this book is that it integrates the exposition of these notions with a training in (part of) Haskell. It only covers the rudiments of Haskell's type system, and doesn't cover monads; but if you wanted to review this material and become comfortable with core pieces of Haskell in the process, this could be a good read.
289 (The book also seems to be available online [here](http://fldit-www.cs.uni-dortmund.de/~peter/PS07/HR.pdf).)
290
291
292 The rest of these are a bit more advanced, and are also looser suggestions:
293
294 *   *Computational Semantics with Functional Programming*, by Jan van Eijck and Christina Unger, currently $42 on [Amazon](http://www.amazon.com/dp/0521757606). We own this but haven't read it yet. It *looks* like it's doing the same kind of thing this seminar aims to do: exploring how natural language meanings can be understood to be "computed". The text uses Haskell, and is aimed at linguists and philosophers as well as computer scientists. Definitely worth a look.
295 <!--
296 It deals with both denotational meaning (where meaning
297 comes from knowing the conditions of truth in situations), and
298 operational meaning (where meaning is an instruction for performing
299 cognitive action).
300 -->
301
302 *   Another good book covering the same ground as the Hankin book, but
303 more thoroughly, and in a more mathematical style, is *Lambda-Calculus and Combinators:
304 an Introduction*, by J. Roger Hindley and Jonathan P. Seldin, currently $74 hardback / $65 kindle on [Amazon](http://www.amazon.com/dp/0521898854).
305 This book is substantial; and although it doesn't presuppose any specific
306 mathematical background knowledge, it will be a good choice only if you're
307 already comfortable reading advanced math textbooks.
308 If you choose to read both the Hankin book and this book, you'll notice the authors made some different
309 terminological/notational choices. At first, this makes comprehension slightly slower,
310 but in the long run it's helpful because it makes the arbitrariness of those choices more salient.
311
312
313 *   Another good book, covering a bit of the same ground as the Hankin and the Hindley &amp; Seldin, but focusing especially on typed lambda calculi, is *Types and Programming Languages*, by Benjamin Pierce, currently $77 hardback / $68 kindle on [Amazon](http://www.amazon.com/dp/0262162091). This book has many examples in OCaml. It seems to be the standard textbook for CS students learning type theory.
314
315 *   The next two books focus on the formal semantics of typed programming languages, both in the "denotational" form that most closely corresponds to what we mean by semantics, and in the "operational" form very often used in CS. These are: *The Formal Semantics of Programming Languages*, by Glynn Winskel, currently $38 on [Amazon](http://www.amazon.com/dp/0262731037), and *Semantics of Programming Languages*, by Carl Gunter, currently $41 on [Amazon](http://www.amazon.com/dp/0262071436).
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