Intorduce some Lisp Machine Simulator

1. Lispマシン
シミュレータ
の紹介
2017/OCT/07
たけおか@AXE
@takeoka

2. 2
竹岡って誰?1977年(高校2年生): MITのJames Slagleの書いたAIの教科書(日本語版)を読んで
「○×」を打つプログラムを8bitマイコンTK-80(8080,RAM 512Bytes)の機械語で書く
1980年代:UNIXのサーバクライアント方式の仮名漢字変換システムWnn、国産シンクライアン
ト(X Window端末”XMiNT”)などの設計開発に携わる。TCP/IPスタックの独自実装。時相
論理型言語Temporal Prologの合理的な実装などを行う
1990年代初頭: 1024PE規模の超並列計算機”SM-1”(豊橋技科大 湯淺研,住友金属)のLSI
ハードウェア、ソフトウェアの設計開発に携わる。Common Lispで開発ツール書いた。
1992年:(株)アックスを興し、マイクロカーネルXTALを設計。XTALはオリンパス社製デジタルカ
メラ、シャープ ザウルスなどに使用された。アックスは、人工知能を開発&販売中
OSSコンソーシアム副会長, JASA技術本部長/理事,PCクラスタコンソーシアム理事,DEOS協会
事務局長/理事
超並列計算機SM-1
(1992年)
シンクライアントXMiNT
(1988年)
オリンパス デジカメ
(2000年)
カラーザウルス(1996年)

3. 3
(株)アックスの基本ソフトの採用実績

axLinux組込みLinux

家電、デジタルTV

ネットワーク機器

携帯機器

ロボット(AIST)

航空自衛隊

スケジューラを強化

組込みBSD

ネットワーク機器

HPC

ExaOSの研究(AICS)

つくば次世代スパコン研究

独自RTOS

XTAL

ザウルス

オリンパスデジカメ

絹;Posix1003.13 RTOS

AUTOSAR

JasParへの参加

4. 超並列計算機とAI
•
第二次AIブームの頃、
超並列計算機は、ニューラルネットのシミュレーションによく使われた
•
Connection Machine 1
•
1980年代末期から1990年代初頭に商業的に成功した超並列計算機
•
作った人は、Lisper
•
演算器は1bit, PEのローカル・メモリは 1bit×1024ワード
•
65536PE
SIMD動作
•
Lispマシンがフロントエンド
(VAX版もあったが)
•
CM-5はPEをSPARCにした(なにそれ)
Connection Machine 1豊橋技化大 湯淺研+住友金属SM-1

5. 5
AXEの人工知能エンジン「ごまめ」の
内部構造(概略)
•
AXEの人工知能
– 自然言語解析
– ルールベースの論理推論系AI
– 機械学習と推論系のハイブリッドAI
• 特許出願中
•
応用
– 人工無脳ちゃん 対話機能
– エキスパート・システム 機能
– 写真へのタグ付け
•
小さなコンピュータで、快適に動作
スケジュール 中間ゴール
生成
パターン
マッチング
処理により
規則を起動
ルール
ベース
日本語解析部
(形態素解析
&
構文解析)
形態素解析
&
構文解析
辞書等
メール
SNSログ
アクション1
スケジュール登録
アクション2
アラート・メール
生成&送信
アクション3
個人情報収集
アクション4
学習
(記憶更新)
短期記憶
長期記憶
(RDB)
帰納
推論
エンジン
中間ゴール
生成用
ルール
ベース
前処理
中間
ゴール
中間
ゴール
中間
ゴール
センサ出力
機械学習
出力
写真
メタ情報

6. AIの特許
●
機械学習を、論理推論 機構の中心に使う
●
推論の探索空間を小さくする
→ 推論が高速に

7. 7
AXE 人工知能 対話•
AXEの人工知能
1.人工無脳ちゃん 対話機能
2.エキスパート・システム 機能
3.嗜好分析
いずれも、本当の推論システムが動作
•
推論システム: IBM Watsonと同様
•
日本語 解析を、かなり真面目に行っている→高精度
•
文中の単語による、文章のクラス分けができる
•
小さなコンピュータで、快適に動作
•
組込みARMで、完全スタンドアロン動作
•
特許出願中
•
デモ用 フロントエンドは、
– PC用チャット・クライアント
– Androidスマホ・アプリ
の2種を用意
チャットAIサーバ: オモチャ・ロボット
型
(中にRaspi3を内蔵)
AI: 顔追尾 自律ロボット

8. 8
AXE提案) 機械学習と推論システムのハイブリッド
故障診断
装置
学習結果
機械学習による
判定器
推論規則
出力
複合事象から、近未来、 なにが起きる?
あるパターンの振動が
いくつか
検出された
推論システム
実世界
出力
近日に、
どこかが故障しそうな
ことを、推論
推論システム:
・滅多に発生しない事柄を
ルールで記述
・複合事象から推論
振動センサ 入力
現象を「記号化」してから、推論を行う
記号にするのは、機械学習による認識
音響センサ 入力装置
学習結果
機械学習
出力
機械学習:
複合的な現象から、
近い将来なにが起きるか
までは、判定しにくい。
滅多に起きない現象は、
学習データが入手できな
い
カメラカメラ対象物 入力
学習結果
機械学習
出力

9. 9
現在、AXE AI が行えることの例ーー推論システム/自然言語処理
•
メールを読んで、会議/デートのスケジュール予定を読み取る
•
過去スケジュールから、ユーザの周期性行動を検出
•
嗜好の分析 (メール、SNSログ、対話から)
– 自然言語処理+推論
•
エキスパート・システム
– 顔占いなど
•
人工知能チャット
•
入力文をクラス分けして、応答
•
出前注文シーケンスを実現
•
写真へのタグ付け/つかみ出し
– 過去スケジュール/メールなどから
タグ付け
– 自然言語による、つかみ出し
ーーー
顔追跡ロボット
人間の顔を見つけたら、それを追跡する
•
阪急電車 判定
•
機械学習+推論
•
阪急電車を見つけたら、鉄道に関するニュースを読み上げる
•
●
テキスト無脳ちゃん対話 movie https://www.youtube.com/watch?

10. 自動運転ソフトウェア「Autoware」の開発&サポート提供
■
東大/名古屋大学 加藤真平先生のAutoware
– 日本で一番、自動運転の研究が進んでいる
– 名古屋 守山市で、公道を自動運転走行
– 自動車メーカなどもスポンサー
http://www.pdsl.jp/%E6%97%A5%E6%9C%AC%E8%AA%9E
%E3%83%88%E3%83%83%E3%83%97/
http://news.mynavi.jp/series/coolchips18_auto_car/003/
AXEは、Autoware開発を、最初から手伝っている
– 自動運転には、KnowHowが多くある
• 研究発表されているのは、KnowHowではない
■
Autowareは、オープンソース・ソフトウェアとして無償配布されている
■
AXEは、Autowareサポートを、有償で提供
– Autowareを入手しても、即座に自動車を走らせることができるわけではない

11. Lispマシン

12. 12
MIT系Lispマシン
●
MIT CONS, CADR
●
Symbolics, LMI Lambda
●
(TI ExplorerがMIT系か否かは知らない。スマン)
●
Lispのトップレベルで対話してなんでも行う
※symbolics.comは世界最初の”.com”
MIT CONS
Symbolics 36x0

13. Lispマシン,高級言語マシン

Lispマシンは、OSもLispで記述

Smalltalkマシンも、環境はすべてSmalltalkで記述

ウインドウ・システムなどもその言語で書く

ファイル・システムをIOプロセッサにやらせている軟弱なシ
ステムもあった

14. 14
Symbolicsのキーボード
●
Control:左親指,DEL:左小指
●
‘(‘,’)’が、シフト無しで入力可能
●
憧れのMeta,Super,Hyper

15. りすぷ・しーんにゅある

Lispマシン・マニュアル一式も読め
る
http://www.bitsavers.org/pdf/mit/cadr/
しーんにゅある

和訳する気はない

Hackers’ dictionary も読もう

MIT Lispドキュメントを読むには
必須

16. 16
高級言語マシン
Symbolics 3600 Alto Mac初代
年代 1983 1973 1984
CPU bit slice
(マイクロ・プログラム)
@5MHz〜8MHz
bit slice
(マイクロ・プログラム)
0.3MIPS
68000
@5MHz
0.3MIPS
ROM (micro code) (micro code) 64KB
RAM 〜2.3MB 128KB〜512KB 128KB
基本ワード長 36bit word 16bit word 16bit word

17. Lispマシン
シミュレータ

18. Lispマシン
シミュレータ
●
Nano Pi Neo2で
動作している →
●
画面は、
他のLinuxマシンに飛ばしている
●
X Windowアプリケーションだから、
普通にできる
(NanoPiNeo2は、
ヘッドレス(表示器が無い))

19. Lispマシン・シミュレータ●
Usim
●
CADR Emulator
– 08/07/2006
– Brad Parker氏 (brad@heeltoe.com)
●
http://www.unlambda.com/index.php?n=Main.Cadr
●
VLM
– Symbolics Virtual Lisp Machine
– DEC Alpha向けに Symbolics自身によって作られた
– https://github.com/hanshuebner/vlm
– http://www.cliki.net/VLM_on_Linux
– https://loomcom.com/genera/genera-install.html
●
Lambda Delta
– LMI Lambdaのシミュレータ
– https://github.com/dseagrav/ld
●
Meroko
– TI Explorer I (E1) Lisp machine emulator
– http://www.unlambda.com/index.php?n=Main.Meroko
– めろこ:「満月をさがして」(2002)の死神
– https://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%BA%80%E6%9C%88%E3%82%92%E3%81%95%E3%81%8C
%E3%81%97%E3%81%A6
TI Explorer I

20. Lispマシン・シミュレータ usim
●
ｘ86Linux, Windows, Mac OS Xで動く
– 画面が縦長 768x1024 で、NotePCでは辛い
• プロジェクタにも映せない (^^;
●
オープン・ソース
●
Raspberry Pi 1で動く
– ARM-11@700MHz, メモリ:512MB
●
Nano Pi Neo2で動く
– ARM64@1GHz×4core, メモリ:512MB
●
49MBも使っていない

21. CADR ステータス・ラインがカッコいい
時々表示される、アンダーライン
– CPU,HDDアクセス,
ページ・スワップなど
を表しているらしい
時刻 ユーザ
マシン状態
RUN/
TYI(ユーザ・インプット)
この行には、マウス・ボタンでできることなどが表示される
ココ

22. CADR よく使うキー●
"Abort"(F4)
●
エラーでbreak levelに入ったら、abortして、top levelに戻る
●
Terminal(F1)+S
●
現在のプロセスをサスペンドして、切り替える
●
特に、元の地の対話部分だけになって、エディタ窓が消えた時、
エディタ窓に戻りたい時、行う。地のプロセスがサスペンドになる。
--Zmacsキーバインド--
●
C-S-E
– カーソルの直前のS式をエバる。結果は、エディタのステータス行に、表
示。そして、キー入力待ち。
●
C-S-C
– カーソルがあるS式をコンパイル。
●
Metaキーは普通に使える

23. CADR,Lispマシン
●
数の基数のデフォールトが、8進数 ＼(^^;／
●
(+ 2 7) 11⇒ ; 表示が8進, 値は9(10進)
●
(format t "~D” … )大事www
●
*print-base* , *read-base* が無い ＼(^^;／
●
さすが、Zeta Lispだぜっ! (涙)

24. Lispマシン・シミュレータ usim
●
ホスト(Linux)で、C-Cを2度行うと、メモリ・イメージをダンプする
●
次回 起動は、そのイメージが使用できる
●
HDDイメージと、メモリ・イメージは関係が深いので、バラバ
ラな状態のものを使用してはいけない
●
マクロ命令の実行のトレースなどが取れる
●
マイクロ命令の実行のトレースなどが取れる

25. Usim ファンクション・キー●
esc Alt Mode
●
f1 Terminal
●
f2 System
●
f3 Network
●
f4 Abort ←breakレベルから出るの
に大事。
●
f5 Clear Input
●
f6 Help ←ちょいちょい役立つ
●
f7 Page
●
f8
●
f9
●
f10
●
f11
●
f12
●
pgup Break
●
pgdn {appears to crash usim}
●
home Call
●
end End
●
backspace rubout
●
backspace Rub Out
●
Terminal-M Toggle **MORE**
processing.
●
Terminal-0-M Disable **MORE**
processing.
※keyboard.cfgで変更可能
私は、デフォールトでは、Hyperキー、Superキーがイマイチわからない (^^;

26. Nano Pi Neo2●
￥2,400（税込）
●
ARM Ｃｏｒｔｅｘ-Ａ５３(64bit)@1GHz×4core
●
ＣＰＵ：Ａｌｌｗｉｎｎｅｒ Ｈ５（クアッドコア Ｃｏｒｔｅｘ－Ａ５３ ）
●
メモリ:ＤＤＲ３ 512MB
●
かなり熱くなるので、放熱器は必須だろう
●
ディスプレイ出力は無い
●
シリアル・コンソールが基本
●
ＥｔｈｅｒＮｅｔ：１０／１００／１０００Ｍ
●
ＵＳＢホスト：ＴｙｐｅＡｘ１、２．５４ｍｍピンヘッダｘ２
●
ＭｉｃｒｏＳＤ：ｘ１
●
シリアルポート：ｘ２＋（デバック用ｘ１）
●
Ｉ２Ｓ：ｘ１
●
ＳＰＩＯ：ｘ１
●
Ｉ２Ｃ：ｘ１
●
ＰＷＭ：ｘ１
●
ラインアウト：ｘ１
●
マイク入力：ｘ１
●
ＧＰＩＯ：３６ピン
●
基板サイズ：４０ｘ４０ｍｍ
●
動作電源：５Ｖ２Ａ
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gM-12302/

27. CADR or VLM
●
さすが、Zeta Lispだぜっ! (涙)
●
VLM=Symblics Open Genera が実行できる機械を試そうか…
●
Generaは、Common Lispになっている
●
私の持ってる Symbolics 3600(実機)は、
Genera7で、Common Lispなんだよぅ

28. Lispマシン文書

29. CADRのハードウェア・アーキテクチャ解説書
和訳
CADRのハードウェア・アーキテクチャ解説書
MIT AIメモ, AIM 528
http://www.bitsavers.org/pdf/mit/cadr/AIM-528_CADR.pdf
私が和訳した
http://www.takeoka.org/~take/ailabo/cadr/cadr-j.html
LispとCPUハードウェアの機微を知りたい若者に
さすがに、本当にちゃんと動いているだけのことはある
(低レイヤな)若い人は読んだ方がいい

30. Lisp マシンのマクロ命令セットの説明
和訳
Lisp マシンのマクロ命令セットの説明
MIT のTom Knight氏の、
"The LISP Machine Macro-instruction Set."
http://www.mirrorservice.org/sites/www.bitsavers.org/pdf/mit
/cadr/Knight-LISP_Machine_Macro_Instruction_Set-
1979.pdf
私が和訳した
http://www.takeoka.org/~take/ailabo/cadr/knight-lispm-
macroinst.html

31. URL
CADRハードウェア和訳
http://www.takeoka.org/~take/ailabo/cadr/cadr-j.html
Lispマシン マクロ命令解説 和訳
http://www.takeoka.org/~take/ailabo/cadr/knight-lispm-
macroinst.html
WAM論文 和訳
http://www.takeoka.org/~take/ailabo/prolog/wam/wam.html
実用Prolog入門(短い文書)
http://www.takeoka.org/~take/ailabo/prolog/metakuta.html
CRAY-XMP マニュアル 和訳
http://www.takeoka.org/~take/supercom/cray-xmp.html
www.takeoka.org/~take/
www.axe.bz

32. おまけ

33. Lispマシン

Lispマシンのハードウェアについては

下記のスライドの、P.17〜P.21を参照
https://www.slideshare.net/takeoka1/lisp-lisp

34. 以上