la lógica como fundamento de la informática:...

Dept. LSI - Tech. Univ. Catalonia (UPC)

La lógica como fundamento de lainformática: demostración de la nueva

IL: Introducció a la Lògica

Robert Nieuwenhuis

Dept. LSI, Tech. Univ. Catalonia, Barcelona

jornades de docencia del DAC, Feb’07

IL: La logica como fundamento de CS.– p.1/14


Contenidos

Motivación para el estudiante de lógica en la FIB

La necesidad del cambio en IL

Estructura de la nueva IL

Reflexión final sobre rendimiento y calidad



Motivación para el estudiante de lógica

No confundir la Informática con sus herramientas:Año 1980: ni Java ni Pentium. Año 2030: tampoco! (J.Cortadella)





Aprendamos fundamentos que den madurez y agilidad para poderasimilar los conceptos, lenguajes y herramientas que surjan.






Según algunos, la Lógica es EL fundamento de la informática:







Alan Turing, años 40:“Digital computing machines will eventually stimulate aconsiderable interest in symbolic logic (...) the language in whichone communicates with these machines”.








McCarthy, años 60:“La lógica va a tener para la informática una importanciacomparable a la que tuvo el análisis matemático para la física”.








McCarthy, años 60:“La lógica va a tener para la informática una importanciacomparable a la que tuvo el análisis matemático para la física”.

Ahora, según varios Turing Awards (ver artículo en mi pagina web):“Logic is the calculus of Computer Science”.




La informática es una ciencia joven:Técnicas/algoritmos ad-hoc para aplicaciones concretas distintas...




La informática es una ciencia joven:Técnicas/algoritmos ad-hoc para aplicaciones concretas distintas......resultan ser “casualmente” el mismo principio lógico! Ejemplos:




La informática es una ciencia joven:Técnicas/algoritmos ad-hoc para aplicaciones concretas distintas......resultan ser “casualmente” el mismo principio lógico! Ejemplos:

Lógica proposicional: programas, circuitos, SAT-solvers parahorarios, rutas de transporte, planificacion de obras,...

Resolución para cláusulas de Horn: bases de datos,programación lógica,...

Lógicas basadas en reglas: prog.funcional (LISP,ML,...), IA(sist.expertos), computer algebra (Maple, Mathematica)...

Description logics, web semántica.

Protocolos de seguridad: privacidad, autentificación (firmaelectrónica), dinero electrónico,...

Coste computacional: problema P expresable en lógica L IFFP tiene algoritmo de coste CL.



Lógica matemática vs. lógica informática

Hoy, casi todas las publicaciones en lógica son de informática.

Google:Logic+CS: 50M entradas.Logic+Mathematics: 29M.

Poder expresivo vs facilidad expresiva.

Aspectos computacionales: implementabilidad y coste.

Nuevas áreas: Lógicas Computacionales, Constraints...



Objetivos para IL

Contribuir a la formación general en:

razonamiento formal: cjtos,relaciones,orden,recursión,conteo...

técnicas de demostración: inducción, contraej., red.absurdo...

Conocimientos teóricos y prácticos de lógica para informáticos:

El concepto de qué es una lógica: sintaxis + semántica.

La definición de dos lógicas: proposicional y primer orden.

Propiedades de tautología/validez, contradicción,conseq/equiv lógica, y cómo se utilizan en informática.

Métodos de deducción relevantes en informática: reducción aSAT, Davis-Putnam y resolución.

Poder expresivo vs. buenas propiedades computacionales:primeras nociones intuitivas de complejidad y decidibilidad.

Aplicaciones: cálculo de respuestas (Progr.lógica,B.Datos,...)



La necesidad del cambio en IL

Falta de contenidos formativos.

Falta de uniformidad en la docencia entre los grupos.

Problemas en el orden de explicación de la materia.

Falta de material docente adecuado, uniforme y completo.

Pocos contenidos motivadores orientados a informática.

Excesiva dispersión del estudiante (teoría y labo): muchoscontenidos y métodos atomizados, y un exceso de contenidostipo “receta” que el estudiante ejecuta sin entender.

Evaluación agobiante para todos: 8 pruebas en clase, donde lourgente dominaba lo importante, y la cantidad a la calidad.

( revistes.upc.es/wiki/IL )

Propuesta nueva trabajada entre unas 12 personas de LSI y MA2.Primer cuatrimestre “nuevo” acaba de finalizar.



Estructura de la nueva IL

Temario más moderno, breve e “informático”:

1. Introducción y motivación (2h clase)

2. Definición de la Lógica Proposiciónal (14h)

3. Deducción en la Lógica Proposiciónal (14h)

4. Definición de la Lógica de Primer Orden (15h)

5. Deducción en la Lógica de Primer Orden (15h)

6. Programación Lógica (10h)

Es muy importante afianzar los conceptos en L.Proposicionalantes de pasar a LPO

Clara separación entre las dos lógicas

Clara separación, en cada lógica, entre definición y deducción

Supresión de: tableaux, deducción natural, teorías, yrepresentación de funciones booleanas.



Estructura de la nueva IL (2)

Supresión del labo (había 1h/sem para Prog.lógica):

Prolog requiere explicar LPO demasiado pronto

Usar Prolog sin entender fundamentos es muy erróneo

Dispersión y atomización: 1h/sem no da para nada

Mejor uso de esa hora para afianzar conocimientos

Ejercicios P.Lógica se pueden hacer como los demás

Racionalización en los actos evaluatorios:

Dos parciales (nota P) con peso 40 %, que liberan materia:–definición de la lógica proposicional (semana 5)–deducción en la lógica proposicional (semana 8)

Examen final con dos partes:–F1: proposicional–F2: primer orden y progr. lógica

Nota = 0,4 · max(P, F1) + 0,6 · F2.



Nuevos Materiales Docentes

Con Rafel Farré, Pilar Nivela, Albert Oliveras, Enric Rodríguez:

Notas de clase oficiales, breves y sencillas para cada tema (6capítulos) que se siguen en todos los grupos.

Las notas de clase contienen unos 40 ejercicios por tema.

Cada ejercicio tiene indicador de dificultad 1-5 (examen: 3 o 4).

Lista de todos los ejercicios resueltos (sólo parte son públicos).

Ejercicios típicos de examen aparte (resueltos).

Exámenes resueltos.

Visítanos en: www.lsi.upc.edu/˜roberto/il

Para un análisis comparativo en profundidad sobre la docencia delógica en carreras de informática, véase:R. Nieuwenhuis, Memoria para plaza de CU, 2003 .



Reflexión sobre rendimiento y calidad

Revuelo: Asignaturas con ≈ 20 % aprobados, enero’07: AL, P1, IL.





Reflexionemos. Según datos de la FIB:






Hay una alta correlación entre Nota de Acceso y Rendimiento.

NA FIB 2001-02: 6.5.

NA FIB Actual: No hay. (Incluso entran de 2a opción.)







NA FIB 2001-02: 6.5.


Pero “mantenemos” igual rendimiento global en FS. Para ello:







NA FIB 2001-02: 6.5.



Ahora los de NA ≥ 6.5 tienen un rendimiento muy alto...







NA FIB 2001-02: 6.5.




... pero hace sólo cinco años todos tenían NA ≥ 6.5,







NA FIB 2001-02: 6.5.





... y su rendimiento era simplemente normal !







NA FIB 2001-02: 6.5.






Y además... NA 6.5 actual 6= 6.5 de hace 5 o 10 años!







NA FIB 2001-02: 6.5.






Y además... NA 6.5 actual 6= 6.5 de hace 5 o 10 años!

Entonces, ¿qué es lo que está pasando?



Reflexión sobre rendimiento y calidad (2)

¿Un mayor esfuerzo está compensando la baja preparación?

No. Hay datos contrastados que indican todo lo contrario:

una escasa, poco puntual, y siempre poco constante asistencia

trabajo insuficiente: no estudian, no hacen los ejercicios, novienen a consultas....

cada vez son más los que trabajan fuera a tiempo completo

falta de motivación

No debería pasarse la FS sin una AUTODISCIPLINA de trabajosuficiente (i.e., una disciplina no-impuesta), y tampoco sin lacapacidad intelectual necesaria:

–Sin un excelente olfato, mejor no estudies para ser enólogo.–Ni para músico, si no tienes un buen oído musical.–Ni para informático si te cuesta, e.g., el razonamiento abstracto.




Ante cierta presión de algunas autoridades políticas y académicas...




Ante cierta presión de algunas autoridades políticas y académicas......hemos creado una cadena de mecanismos compensatorios:

Exámenes cada vez más fáciles, previsibles, “premasticados”

Corrección cada vez más “flexible” de estos exámenes







Cada vez más puntitos que no son por conocimientos








Fórmulas más benévolas en los métodos de evaluación









Los compensables y las evaluaciones curriculares...









Los compensables y las evaluaciones curriculares...

Una verdad incómoda, que ya vemos en asignaturas avanzadas yPFCs, es que: YA HA BAJADO DEMASIADO LA CALIDAD.Y de momento sólo vemos la punta del iceberg, los de NA=6.5.

Los propios estudiantes se quejaron en la J. de Facultad: “tomadmedidas drásticas”. No quieren malgastar 5 años.

No seamos negacionistas. La culpa es, esencialmente, de todos.



Propuesta Final

Apostemos fuerte por recuperar la calidad.

Que la FS Seleccione! : a los que puedan acabar en un tiemporazonable la carrera, con la calidad que demanda la sociedad.

Esto mejorará el rendimiento en las fases no-selectivas(indicador estratégico UPC).

Apostemos por la calidad ante el EEES. Hoy día, nosaldríamos muy bien en una comparación (estatal o europea).

Sabemos que toda universidad ha de basarse en el binomiodocencia-investigación:En las buenas universidades, los profesores responsables deasignatura son investigadores activos internacionalmente en elárea de su asignatura.En esto sí podemos competir (incluso a nivel europeo).

Después, usemos nuestra imagen de calidad para atraerestudiantes suficientemente buenos, de aquí y de fuera.


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