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authorChris <chris.barker@nyu.edu>
Thu, 12 Feb 2015 02:59:07 +0000 (21:59 -0500)
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@@ -1,6 +1,15 @@
 Combinators and Combinatorial Logic
 ===================================
 
+Combinatory logic is of interest here in part because it provides a
+useful computational system that is equivalent to the lambda calculus,
+but different from it.  In addition, Combinatory Logic has a number of
+applications in natural language semantics.  Exploring Combinatory
+Logic will involve defining a difference notion of reduction from the
+one we have been using for the lambda calculus.  This will provide us
+with a second parallel example later when we're thinking through
+such topics as evaluation strategies and recursion.
+
 Lambda expressions that have no free variables are known as **combinators**. Here are some common ones:
 
 >      **I** is defined to be `\x x`
@@ -68,6 +77,8 @@ S(\xy.yx) &equiv;
 \gx.(gx)x &equiv;
 W</code></pre>
 
+###A different set of reduction rules###
+
 Ok, here comes a shift in thinking.  Instead of defining combinators as equivalent to certain lambda terms,
 we can define combinators by what they do.  If we have the I combinator followed by any expression X, 
 I will take that expression as its argument and return that same expression as the result.  In pictures,
@@ -107,7 +118,7 @@ Logic as beta reduction and eta reduction, etc., have with respect to
 the lambda calculus: they are purely syntactic rules for transforming
 one sequence of symbols (e.g., a redex) into another (a reduced
 form).  It's worth noting that the reduction rules for Combinatory
-Logic are considerably more simple than, say, beta reduction.  Since
+Logic are considerably more simple than, say, beta reduction.  Also, since
 there are no variables in Combiantory Logic, there is no need to worry
 about variable collision.  
 
@@ -148,7 +159,7 @@ Assume that for any lambda term T, [T] is the equivalent combinatory logic term.
      1. [a]               a
      2. [(M N)]           ([M][N])
      3. [\a.a]            I
-     4. [\a.M]            KM                 assumption: a does not occur free in M
+     4. [\a.M]            K[M]                 assumption: a does not occur free in M
      5. [\a.(M N)]        S[\a.M][\a.N]
      6. [\a\b.M]          [\a[\b.M]]
 
@@ -217,12 +228,14 @@ A philosophical connection: Quine went through a phase in which he developed a v
   Quine, Willard. 1960. "Variables explained away" <cite>Proceedings of the American Philosophical Society</cite>.  Volume 104: 343--347.  Also in W. V. Quine.  1960. <cite>Selected Logical Papers</cite>.  Random House: New
   York.  227--235.
 
-The reason this was important to Quine is similar to the worries that Jim was talking about
-in the first class in which using non-referring expressions such as Santa Claus might commit 
-one to believing in non-existant things.  Quine's slogan was that "to be is to be the value of a variable."
-What this was supposed to mean is that if and only if an object could serve as the value of some variable, we 
-are committed to recognizing the existence of that object in our ontology.
-Obviously, if there ARE no variables, this slogan has to be rethought.
+The reason this was important to Quine is similar to the worry that
+using non-referring expressions such as Santa Claus might commit one
+to believing in non-existant things.  Quine's slogan was that "to be
+is to be the value of a variable."  What this was supposed to mean is
+that if and only if an object could serve as the value of some
+variable, we are committed to recognizing the existence of that object
+in our ontology.  Obviously, if there ARE no variables, this slogan
+has to be rethought.
 
 Quine did not appear to appreciate that Shoenfinkel had already invented combinatory logic, though
 he later wrote an introduction to Shoenfinkel's key paper reprinted in Jean
@@ -232,7 +245,7 @@ Cresswell has also developed a variable-free approach of some philosophical and
 in two books in the 1990's.
 
 A final linguistic application: Steedman's Combinatory Categorial Grammar, where the "Combinatory" is 
-from combinatory logic (see especially his 2000 book, <cite>The Syntactic Processs</cite>).  Steedman attempts to build
+from combinatory logic (see especially his 2012 book, <cite>Taking Scope</cite>).  Steedman attempts to build
 a syntax/semantics interface using a small number of combinators, including T &equiv; `\xy.yx`, B &equiv; `\fxy.f(xy)`,
 and our friend S.  Steedman used Smullyan's fanciful bird 
 names for the combinators, Thrush, Bluebird, and Starling.
@@ -240,6 +253,23 @@ names for the combinators, Thrush, Bluebird, and Starling.
 Many of these combinatory logics, in particular, the SKI system, 
 are Turing complete. In other words: every computation we know how to describe can be represented in a logical system consisting of only a single primitive operation!
 
+The combinators K and S correspond to two well-known axioms of sentential logic:
+
+###A connection between Combinatory Logic and logic logic###
+
+One way of getting a feel for the power of the SK basis is to note
+that the following two axioms
+
+    AK: A --> (B --> A)
+    AS: (A --> (B --> C)) --> ((A --> B) --> (A --> C))
+
+when combined with modus ponens (from `A` and `A --> B`, conclude `B`)
+are complete for the implicational fragment of intuitionistic logic.
+The way we'll favor for viewing the relationship between these axioms
+and the S and K combinators is that the axioms correspond to type
+schemas for the combinators.  Thsi will become more clear once we have
+a theory of types in view.
+
 Here's more to read about combinatorial logic.
 Surely the most entertaining exposition is Smullyan's [[!wikipedia To_Mock_a_Mockingbird]].
 Other sources include