論文の概要: Object-Spatial Programming

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.15812v6
• Date: Sat, 07 Jun 2025 19:08:16 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-10 16:33:09.983202
• Title: Object-Spatial Programming
• Title（参考訳）: オブジェクト空間プログラミング
• Authors: Jason Mars,
• Abstract要約: 私たちはオブジェクト指向プログラミングを拡張するプログラミングモデルであるオブジェクト指向プログラミング(OSP)を紹介します。 OSPは、データと計算の伝統的な関係を根本的に反転させ、計算が4つの特別なアーチタイプを通してデータに移行することを可能にする。 このセマンティックエンハンスメントにより、ランタイムシステムはデータの局所性、並列実行、分散戦略に関する情報的決定を行うことができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.8374498376407877
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: The evolution of programming languages from low-level assembly to high-level abstractions demonstrates a fundamental principle: by constraining how programmers express computation and enriching semantic information at the language level, we can make previously undecidable program properties tractable for optimization. Building on the insight of this undecidability-lessening effect, we introduce Object-Spatial Programming (OSP), a novel programming model that extends Object-Oriented Programming by introducing topologically-aware class constructs called archetypes. OSP fundamentally inverts the traditional relationship between data and computation, enabling computation to move to data through four specialized archetypes: object classes, node classes (discrete data locations), edge classes (first-class relationships), and walker classes (mobile computational entities). By making topological relationships and traversal patterns explicit at the language level, OSP transforms previously opaque program behaviors into observable, optimizable patterns. This semantic enhancement enables runtime systems to make informed decisions about data locality, parallel execution, and distribution strategies based on explicit topology, while providing programmers with intuitive abstractions for modeling complex systems where connection topology is central to the computational model. The paradigm addresses fundamental limitations in traditional programming models when representing agent-based systems, social networks, neural networks, distributed systems, finite state machines, and other spatially-oriented computational problems, demonstrating how thoughtful abstraction design can simultaneously enhance programmer expressiveness and enable sophisticated system-level optimizations across the computing stack.
• Abstract（参考訳）: 低レベルのアセンブリから高レベルの抽象化まで、プログラミング言語の進化は、基本的な原則を示している。プログラマが言語レベルでどのように計算を表現し、セマンティック情報を豊かにするかを制約することによって、これまで決定不能だったプログラムプロパティを最適化に利用できるようにする。 この不決定性のない効果の洞察に基づいて、アーキタイプと呼ばれるトポロジ的に認識されたクラス構造を導入することによってオブジェクト指向プログラミングを拡張する新しいプログラミングモデルであるObject-Spatial Programming(OSP)を紹介します。 OSPは、データと計算の伝統的な関係を根本的に反転させ、オブジェクトクラス、ノードクラス(離散データ位置)、エッジクラス(第一級関係)、ウォーカークラス(移動計算エンティティ)の4つの特別なアーチタイプを通じて、計算をデータに移行させることを可能にする。 言語レベルでのトポロジ的関係とトラバースパターンを明確にすることで、OSPは以前は不透明なプログラムの振る舞いを観測可能な最適化可能なパターンに変換する。 このセマンティックエンハンスメントにより、ランタイムシステムは、明示的なトポロジに基づいて、データ局所性、並列実行、分散戦略に関する情報決定を行うと同時に、接続トポロジが計算モデルの中心となる複雑なシステムモデリングのための直感的な抽象化をプログラマに提供することができる。 このパラダイムは、エージェントベースのシステム、ソーシャルネットワーク、ニューラルネットワーク、分散システム、有限状態マシン、その他の空間指向の計算問題を表現する際に、従来のプログラミングモデルの基本的制約に対処し、思慮深い抽象設計がプログラマ表現性を同時に強化し、コンピュータスタック全体にわたって洗練されたシステムレベルの最適化を可能にすることを実証する。

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