论述可能内容：

5）µ4&&OWVFEFM%0$503A5%&% MJWSé QBS：航空航天高级研究所1SéTFOUEF FU TPVUFOVF QBS：爱丽丝·马丁2022年11月24日星期5JUSF：交互计算的概念和工具EDPMF EPDUPSBMF和学科或专业：ED AA：计算机科学6OJUEE EF SFDIFSDIF：ENAC-LAB-ENAC研究实验室%JSFDUF VS（T）EFTF：M. Stéphane CONVERSY（论文主任）M. Mathieu MAGNAUDET（论文联合主任）陪审团：Virginie WIELS女士ONERA研究总监-总裁M. Michel Beaudouin-LAFON巴黎萨克雷大学教授-报告员M. Stéphane CONVERSY ENAC教授-论文主任M. Stéphane HUOT INRIA研究总监-报告员M. Mathieu MAGNAUDET ENAC副教授-论文M. Simone MARTINI意大利博洛尼亚大学教授-考官八分之一学位论文I机构：国家F.伦奇我不是航空航天学会空间S学校/课程：AA -航空学、宇航学FIELD：C计算机科学交互式计算PH D 候选人：一个清单马丁先生主管：斯蒂芬C颠倒，MATHIEU马格瑙代（ENAC）审查委员会：MICHELBEAUDOUIN-LAFON（PARIS-SACLAY）斯蒂芬·霍特（INRIA）西蒙阿尔蒂尼大学（UNIVERSITÀDI BOLOGNA）VIRGINIE WIELS（ONERA）这项工作得到了法国国防创新局确认文件我想感谢我的主管斯蒂芬·康弗里（Stéphane Conversy）和马蒂厄·马格瑙代（Mathieu Magnaudet），感谢他们在这个令人兴奋的话题上所冒的风险，感谢他们对一位在计算机科学领域没有达到预期水平的候选人的信任。这是一个完美的机会，继续我的培训，并了解，在回顾，更好地了解问题，我研究了几年前的概念计算，同时有机会接触航空航天领域。我非常感谢ENAC交互式计算实验室成员的耐心，他们帮助我接触到志愿者，并进行了采访和实验。我衷心感谢我的陪审团成员，米歇尔·博杜安-拉丰、斯特凡·霍特、西蒙·马提尼和维吉妮·威尔斯，感谢他们的热情和仁慈，这使我感动，也感谢他们将从辩方那里留下我还要感谢Didier Bazalgette、DGA和ISAE-Supaéro提供的资金和博士学校--特别是Maryse Herbillon和Catherine Mabru。通过电子邮件或当面交流的一些话对我的帮助比内部发言者可能想到的要大。我正在考虑阅读科林·克莱因、爱德华·李、利斯贝斯·德·莫尔、马克·普泽特和尼克·威格-肖的建议。由于这篇论文的动机主要来自哲学家和计算机科学家在分析哲学方面提出的问题，我非常感谢我在让·尼科德研究所接受的培训，以及我有机会在罗格斯大学进行的为期一年的访问。特别是，我想感谢利兹·坎普、卡罗琳娜·弗洛雷斯、迈克尔·穆雷兹和弗朗索瓦·雷卡纳蒂。我还要感谢本杰明·伊卡尔、皮埃尔·特雷福雷、弗雷德里克·福加奇和温迪·卡拉拉，感谢他们的想法和建议，帮助我思考下一次论文后的冒险。这三年也是由帕斯卡·贝格尔、尼古拉斯·纳尔彭、弗洛林·西蒙和维尼莎·加迪拉朱的笑声组成的。最后但并非最不重要的是，我把我的好论文献给我的家人和朋友，献给阿戈斯蒂诺、贝亚特和奥利弗。12摘要当今的IT系统是关键任务系统（尤其是航空运输）的核心，其特点是操作员、物理设备和软件之间存在这些系统的设计需要注意所涉及的不同过程之间的因果关系因此，它不再是设计必须为其创建算法的输入/输出系统的问题，而是指定相互作用的异构过程的动态网络的问题。因此，这些计算机系统不再容易在经典的理论框架内理解：可计算性理论，它继承了图灵和丘奇的工作。异步事件、独立的执行流、对象的动态创建和被动等待过程在建模和实践中提出了特定的挑战。L’objectif princi- pal 探索交互问题是人机交互和所涉及的编程实践、计算机科学认识论和理论计算机科学之间的交叉点。 我们试图解释是什么使计算机系统中的交互成为可能，换句话说，我们想知道潜在的机制。我们提出了执行模型的概念来构建这样的解释。在需求中，我们定义了对一个我们称之为"因果协调器"的组件的需求这种认识论反思的结果是，在对程序员的研究指导下，激发了一种旨在为交互提供专用语言的方法通过代码编辑器Causette中的一组交互技术关键词：交互、编程、可计算性、信息学认识论、因果关系34摘要当前的计算系统处于关键系统的核心，特别是空中运输，其特征是操作员、物理设备和软件之间的多重交互这样的系统的设计需要注意所涉及的不同过程之间的因果关系。因此，任务不再是为必须创建算法的输入/输出系统设计，而是指定交互异构过程的动态网络。因此，这些计算系统不再容易在经典理论框架内理解：可计算性理论，继承自图灵和丘奇的工作异步事件、独立的执行流、动态对象创建或被动等待进程在建模和实践中提出了特定的困难本文的主要目的是研究一个新的交互计算理论框架的可行性，以更好地描述它，遵循一个喜欢定义交互的研究项目。探索交互问题是人机交互和参与式编程实践、计算认识论和理论计算机科学的交叉点。我们正在寻找交互式计算是如何产生的以及支持它的机制的解释。我们提出了执行模型的概念来构建这样的解释。在这些要求中，我们定义了对一个我们称之为"因果协调器"的组件的需求这种反思的结果是，在与程序员的研究指导下，激发了一种开发交互专用语言的方法。通过代码编辑器中的一组交互技术，我们提出了一种支持程序员理解交互程序中描述的过程之间的因果关系的方法关键词：交互、编程、可计算性、计算认识论、因果关系、代码理解56内容。知识1摘要3摘要5导言13背景13“Interaction”: a research program in computer science互动：在什么意义上？.........................................................................................15一般定义和范围15术语澄清19第22章第一次见面认识论问题：解释交互计算的空白实际问题：编程交互，而不仅仅是算法27为什么这个研究程序很重要，以及我们必须做些什么提供？................................................................................................28战略29方法论29论文概述30捐款32出版物和演讲33781什么是交互编程？351.1专业程序员访谈361.1.1参与者361.1.2方法391.1.3结果401.1.4分析421.1.5面试总结461.2少数专用型号471.2.1反应式计算工件的男人481.2.2交互代码的基本结构和概念-Letondal等人...................................491.2.3相互作用的剖析- Basman等人........................................................501.2.4交互式系统的系统工程模型-ICO符号511.3专用框架和语言521.4文献中指出的交互式编程挑战1.4.1语义和句法问题541.4.2执行问题561.4.3了解问题581.5摘要592理论计算机科学中的交互计算632.1米尔纳：互动与 计算....................................................................................652.1.1动机652.1.2互动账户662.1.3传统672.1.4交互式计算账户的问题672.2反应式TM扩展了最初的68型2.2.1动机682.2.2互动账户692.2.3传统702.2.4交互式计算账户的问题712.3超越TM？ 韦格纳的新范式......................................................................... 722.3.1动机722.3.2交互帐户752.3.3遗产762.3.4交互式计算账户的问题772.4摘要783交互式计算的形式模型与 解释813.1模型的等效性和功效823.2形式模型和机械模型853.2.1数字计算机、计算机制和可计算性第87章第一次见面3.2.2什么计算模型无法解释：挖掘细节3.2.3执行模型与计算模型........................................................................ 943.2.4将执行模型的概念置于各种计算解释中3.3摘要1024概念建议书：交互的执行模型1054.1交互的执行模型1064.1.1交互式执行模型106的规范4.1.2最低要求1074.1.3组件1124.1.4用动力学问题细化因果协调器。1144.1.5机械描述1154.2将执行模型与现有交互语言链接1184.2.1从执行模型到交互语义1194.2.2现有语言的相互作用表现力1204.3摘要1235实用建议：支持因果关系理解的因果关系、相互作用技术1255.1支持Causette126设计的文献调查5.1.1交互式编程中如何解决因果关系5.1.2IDE126中的扩展文本代码5.1.3代码表示和动画1275.2与我们的12位受访者的非正式想法128105.3要求和设计原则1295.3.1要求1305.3.2设计原则1305.4互动1315.4.1交互1：重新排序数据流1315.4.2交互2：重新排序文本FMS1345.4.3交互3：图形重新排序FMS1365.4.4交互4：显示FMS137的动力学5.5Smala语言和Causette的5.6评估1395.6.1研究问题1395.6.2参与者1395.6.3实验设计1405.6.4结果1435.7对有效性的1515.8摘要153结论155捐款155影响157限制158未来工作159更广泛的范围和动机参考书目161SmalaB访谈记录19112内容简介上下文“Interaction”: a research program in computer在20世纪90年代，Wegner提出了反对经典算法计算和交互式计算的激进思想[285，286，287，288，289]。 他在1997年的论文以“交互比算法更强大”的口号而闻名。有人声称，需要一个新的框架，甚至是一个新的计算范例来解释当代计算。人们认为，当代计算的一个令人感兴趣的特征是系统对外部环境的各种过程作出反应的能力。韦格纳对新范式可能性的思考继承自米尔纳早在1975年就提出的问题[179，180，181，182]。米尔纳讨论了计算机科学中交互的概念，并引入了计算行为和交互行为之间的区别。韦格纳通过假设一种新的范式进一步推动了这一区别。一个关于互动的研究项目已经出现。 其他口号也紧随其后，如Bret Victor在2013年题 为 " 编 程 的 未 来 " 的 会 议 上 提 出 的 " 交 互 ， 编 程 的 未 来 " 或 MichelBeaudouin-Lafon提出的"交互是计算的未来"。该研究项目仍然活跃的一个原因是，今天，每一个可用的计算设备，从我们手腕上的智能手表到嵌入在飞机驾驶舱中的复杂计算系统，都涉及到传入的外部事件和计算过程之间相互作用的复杂纠缠。对于Wegner以及各种计算领域的许多专家来说，这些设备带来了新的挑战。当代设备展示了一些以前没有的特性1314引言它最初是在与计算相关的经典理论框架内表达的：可计算性理论及其扩展，用作计算的数学-矩阵观点的基石。例如，我们可以指出一种被称为"反应式编程"的新编程范式的显著出现，根据它的实践者对新概念的呼吁[16，35，114，245，250]。 另一个例子可以是人机交互（HCI）社区的观察：交互式软件需要验证新的属性，严格地说，不是计算的经典属性，例如，图形属性-服务[48，86，213]。因此，Wegner的问题仍然悬而未决：当前的计算系统需要一个新的概念框架来达到什么程度？这种反思可以在几个团体中找到，每个团体都从自己的角度质疑计算机科学的理论基础：HCI领域[21，22，57，153]、网络物理系统团体[143，145，146]、计算认识论[1，2，82，162]。值得一提的是，计算是科学与技术、逻辑与工程的问题[284]，而这两个维度并不是同时发展的[182，195，196]。有时，科学理论和模型先于实践，并以特别的方式被称为实践模型。在这方面，可计算性理论预示着第一台物理计算机的发明可计算性理论目前是否启发了实践[75，76]并充分描述了实践是有争议的。然而，可计算性理论回顾起来是一个数学框架，可以把计算看作是一种数学活动。有时候，实践可能会成为未来：计算机没有等待通信进程运行并具有通信线程在任何情况下，我们都可以说，计算的历史是在理论与实践或实践与理论之间来回调整的过程中形成的。在一个方向上而不是在另一个方向上进行调整是计算机科学中不同程序或议程的特征。韦格纳的建议是从理论到实践的调整。我们的工作与本研究项目"交互：反思交互式计算系统的概念和模型"相一致。它并不假装解决这场辩论，而是提出了一个概念性的"领土地图"和一个解决这一问题的本论文也有一个具体的目标：开发一种实用的方法来帮助程序员编程交互系统，并理解我们所说的互动：从什么意义上说？15互动：在什么意义上？一般定义和范围自Milner和Wegner以来，交互的概念在计算相关的学科中有多种用途，从理论计算机科学到人机交互（HCI）和计算哲学因此，值得从一些明确的尝试开始，然后通过概念的不同用途来澄清我们的工作。作为第一种方法，让我们看看它的一般定义，如在字典中找到的：相互作用被定义为"相互作用，或交配从广义上讲，相互作用是指两个物体之间相互影响的现象，例如，引力。当涉及到交互式计算系统时，存在耦合程度最强者耦合是指相互影响的情况。这是一些触觉设备的情况，其中用户与幻影装置2）。在最强意义上，耦合可以是双向的。在其他更常见的情况下，应用于计算系统的交互概念更单向。例如，当用户将草图嵌入到绘图应用程序中（从用户耦合到计算系统）或当计算系统向用户发送触觉通知（从计算系统耦合到用户）时。在任何情况下，因果关系的一些概念都保证能描述耦合的任何形式。交互中涉及的是在执行和反馈循环中触发某些效果的某些动作之间的这种协调是实现系统设计者意图所必需的我们认为我们的论文属于Hornbaek和Oulasvirta在2017年CHI上发表的《什么是互动》中最近表达的关于互动的某种观点，并希望我们的论文能在这个方向上提供一些建议“The 这篇文章讨论了什么是相互作用。我们首先认为，只有少数人试图直接定义相互作用的存在。无论如何，我们从文献中提取了独特的和高度发展的概念，例如，将交互视为对话、传输、最佳行为、实现和工具使用。重要的是，这些概念与人类和计算机之间建立因果关系的不同范围和方式相这影响了它们为实证研究和设计提供信息的能力。基于这一讨论，我们列出了未来交互工作的愿望，强调了改进的必要性。1https://www.larousse.fr/dictionnaires/francais/interaction2https://fr.3dsystems.com/haptics-devices/3d-systems-phantom-premium16引言图1：交互式系统示例：绘图应用程序范围和特异性，以更好地解释计算机在交互中所具有的效果和能动性，并产生关于交互的强有力的命题。(The粗体字符为熊。）为了克服前面引文中提到的混乱，让我们首先解释交互式计算系统指的是什么，以及在什么上下文中使用这个概念从历史上看，计算系统最初被认为是执行母计算的、封闭的和变换的系统，负责将一系列指令作为输入进行一步一步的变换，而不中断，直到产生输出结果[114，151，152，168，182，183，184]。要理解交互式计算系统与变革性计算系统的区别，请考虑这个简单的例子：智能手机上的绘图应用程序。这并不意味着这个例子涵盖了每一个感兴趣的互动场景和每一个可能的耦合程度然而，我们选择它是为了简单，也是因为这种互动已经变得无处不在。当一个人触摸屏幕并在上面移动手指时，应用程序会画出一条线，厚度取决于施加在屏幕上的压力释放压力后，绘图可作为对象进行交互。 如果用户双击屏幕，则会擦除绘图，如图1所示。简单地说，这个例子揭示了一些有趣的现象：• 一个物理事件触发了绘画。因此，物理过程和计算过程之间存在因果关系。• 绘图的一个属性（线的厚度）完全依赖于据估计，全球有6,6亿智能手机用户。 请参阅https：//www.bankmycell.com/blog/how-many-phones-are-in-the-world互动：从什么意义上说？17在手指的压力下，使计算过程响应于物理事件的结构。• 在执行过程中，绘图成为用户界面上的新对象，可以与之交互。换句话说，输出的产生是动态的（不需要等待执行的完成），输出本身可以成为后续操作的新• 双击行为涉及测量已经过了的时间--两次点击。不像一个变换计算系统，一个交互式计算系统，它在时间上降低物理现象之间的反应。计算的结果不再意味着有限的执行。相反，一个交互式系统在一个没有最终结果的执行循环上连接。换句话说，它是一个系统，它在一段时间内监视进程之间的预定义数量的可能耦合，包括系统外部的进程。一旦启动了预定计算的执行，转换母系统就无法对任何操作做出反应。即使从历史上看，计算的概念已经被用作计算机科学的理论框架，但实际上，计算系统本身只在很短的时间内保持了纯粹的转换。它们非常快速地呈现了用户和机器之间交互的属性或模式，使它们具有基本的交互维度。例如，早在20世纪60年代，就需要控制和形式化并行运行的机器过程，同时使它们相互通信和同步的挑战也越来越大。至于用户和机器之间的交互模式，人们可以想到早在20世纪60年代就伴随着函数式和命令式编程的读取-评估-打印循环（REPL）环境。因此，计算系统的交互维度与新的维度相去甚远，并且已经随着越来越丰富的属性而发展，从竞争进程之间的通信到我们目前所知的人与系统之间的多模式交互的可能性。任何有用的计算系统对各种输入事件的反应服务器请求/响应、来自键盘、鼠标、触摸屏的外围输入）。有时，交互式系统通过图形用户界面为用户实现，这些界面构成了熟悉的示例。然而，正如HCI社区的研究人员所强调的，相互作用是一种广泛的现象，不能简化为界面。[4]关于最初的Lisp语言实现，请参见[32，79]）。读取-评估-打印循环（REPL）是一种交互式计算机编程环境。它接受单个用户输入，执行这些输入，并将结果返回给用户。该术语通常指类似于经典Lisp机器交互环境的编程接口。