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teaching:cc5115 [2020/02/10 12:08]
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folmedo [Motivación, objetivos y contenido]
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-====== Análisis y Verificación de Programas (CC7126) ======+====== Programación funcional (CC5115) ======
  
  
-==== Motivación y Objetivos  ====+==== Motivación, objetivos contenido  ====
  
-Los problemas en las piezas de software pueden acarrear consecuencias catastróficas, tanto a nivel económico como de la seguridad de las personas. La validación y verificación de software juegan, por lo tanto, un rol fundamental en el proceso de desarrollo. En particular, para el proceso de verificación se ha recurrido históricamente a diversas técnicas de //testing//. Si bien el testing representa un enfoque muy eficiente para detectar bugssu alcance está limitado a probar la //presencia// de bugs, y no su //ausencia//. +El objetivo de este curso es introducir la //programación funcional// a través del lenguaje Haskell. La programación funcional es reconocida por dar lugar a un estilo mucho más declarativo –y elegante– de programacióny tres características que la hacen particularmente atractiva son su conveniencia para //verificar// programasrazonando algebraicamente de la misma manera que lo hacemos en matemática, para //paralelizar// la ejecución de programas, ganando órdenes de magnitud en eficiencia, y por último, para //abstraer// patrones de programación recurrentes, generando código más compacto, robusto y reusable. 
 +  
 +Lenguajes populares como Java, JavaScript o Scala han sabido explotar estas características adoptando un enfoque multi-paradigma. Para los objetivos de este curso utilizaremos sin embargo Haskell, un lenguaje puramente funcional. Haskell se considera en la frontera del diseño de lenguajes de programación y hoy en día tiene una penetración no menor en la industria, siendo usado por compañías como Microsoft, Facebook, IBM,  Galois, AT&T,  JaneStreet y la NASA.
  
-En este curso estudiaremos el análisis y verificación formal de programas, que constituyen un conjunto de herramientas matemáticas para razonar //formalmente// sobre el comportamiento de los programas. A diferencia del testing, su empleo permite //demostrar//--en el sentido matemático--que los programas son correctos y se adhieren a su especificación+A lo largo del curso cubriremos tanto la práctica como la teoría de la programación funcional. Al finalizar el mismo, los estudiantes serán capaces de
 +  * escribir programas funcionales usando el lenguaje Haskell; 
 +  * explotar un sistema de tipos estáticode características avanzadas; 
 +  * hacer un uso sofisticado de la recursión, para resolver problemas no-triviales; 
 +  * reconocer, encapsular y explotar diversos patrones de programación recurrentes; 
 +  * escribir programas que se ejecutan de manera paralela; 
 +  * reconocer y explotar diversas oportunidades de optimización,
 +  * testear programas de manera automática, usando la librería QuickCheck.
  
-A lo largo del curso presentaremos los fundamentos matemáticos subyacentes a dichas herramientas, reconociendo, en particular, sus alcances y limitaciones. Estudiaremos, además, las distintas estrategias que se utilizan para automatizar su aplicación.  +Para un listado más detallado de los temas abordados en el curso consultar el {{teaching:cc5115:programa_cc5115.pdf|programa del curso}}Para una discusión más a fondo sobre la relevancia y beneficios de la programación funcional consultar el artículo {{teaching:cc5115:whyfp90.pdf|Why functional programming matters}}.
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-==== Contenido  ==== +
-Al término del cursoel estudiante manejará las nociones de +
-  * **Semántica formal de programas:** reconocerá dos estrategias clásicas para describir rigurosamente el significado o efecto de un programa.  +
-  * **Verificación formal de programas:** será capaz de demostrar (en el sentido matemático) la corrección funcional de un programa mediante el uso de lógica de Hoare y razonar también sobre programas que manipulan estructuras de datos dinámicas mediante el uso de lógica de separación. +
-  * **Análisis estático de programas:** será capaz de razonar formalmente sobre propiedades más generales de los programas, de manera completamente automática, y en tiempo de compilación.+
  
  
 ==== Elegibilidad ==== ==== Elegibilidad ====
-Curso electivo para Doctorado en Computación, Magíster en Ciencias de la Computación e Ingeniería Civil en Computación.+Curso electivo para Ingeniería Civil en Computación.
  
  
 ==== Requisitos  ==== ==== Requisitos  ====
-CC4101 Lenguajes de Programación / Autorización (contactar [[folmedo@dcc.uchile.cl|Federico]]).\\ El curso no presenta ningún requisito adicional, aunque será de gran ayuda  cierto grado de madurez matemática por parte del alumno.+Algoritmos y estructura de datos (CC3001) y matemáticas discretas para la computación (CC3101). 
  
  
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 ==== Material  ==== ==== Material  ====
  
-  * G. Winskel, //The Formal Semantics of Programming Languages//, MIT Press, 1993 ([[https://uchile-primo.hosted.exlibrisgroup.com/primo-explore/fulldisplay?docid=uchile_alma21142459530003936&context=L&vid=56UDC_INST&search_scope=uchile_scope&tab=uchile_tab&lang=es_CL|disponible en biblioteca]]) +  * //Learn you a Haskell for great goodA beginner's guide//. Lipovača M., No Starch Press1º  Edición2011. ([[http://learnyouahaskell.com|disponible online]])   
-  * F. Nielson et al., //Semantics with Applications: An Appetizer//Springer2007 ([[https://uchile-primo.hosted.exlibrisgroup.com/primo-explore/fulldisplay?docid=uchile_alma51170845280003936&context=L&vid=56UDC_INST&search_scope=uchile_scope&tab=uchile_tab&lang=es_CL|disponible en biblioteca]]) +  * //Programming in Haskell//. HuttonGCambridge University Press2º Edición, 2016. ([[http://www.cs.nott.ac.uk/~pszgmh/pih.html|disponible online]])  
-  * F. Nielson et al., //Principles of Program Analysis//, Springer, 2015 ([[https://uchile-primo.hosted.exlibrisgroup.com/primo-explore/fulldisplay?docid=uchile_alma21123471330003936&context=L&vid=56UDC_INST&search_scope=uchile_scope&isFrbr=true&tab=uchile_tab&lang=es_CL|disponible en biblioteca]]) +  * //Thinking functionally with Haskell//. Richard Bird. Cambridge University Press. 1º Edición2015.
-  * P.WO'Hearn, //A Primer on Separation Logic (and Automatic Program Verification and Analysis)//, Notas de la Escuela de Verano Marktoberdorf 2011 ([[http://www0.cs.ucl.ac.uk/staff/p.ohearn/papers/Marktoberdorf11LectureNotes.pdf|disponible online]]) +
-  * J. B. Almeida et al., //Rigorous Software Development: An Introduction to Program Verification//, Springer, 2011 +
-  * AAppel et al., //Program Logics for Certified Compilers//, Cambridge University Press, 2014 +
-  * PCousot//A Tutorial on Abstract Interpretation//, VMCAI'05 Industrial Day on Automatic Tools for Program Verification, 2005 ([[https://homepage.cs.uiowa.edu/~tinelli/classes/seminar/|disponible online]]) +
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 ==== Contacto ==== ==== Contacto ====
 Federico Olmedo, Oficia 311N, [[folmedo@dcc.uchile.cl|email]] Federico Olmedo, Oficia 311N, [[folmedo@dcc.uchile.cl|email]]