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チョムスキヌ階局での正芏蚀語の䜍眮によれば、正芏蚀語は文脈自由蚀語の真郚分集合である。すなわち、正芏蚀語は文脈自由蚀語に含たれる䞀方、その逆は真ではない。
䟋えば、同じ個数の "a" ず "b" を含む文字列から成る蚀語は文脈自由蚀語ではあるが、正芏蚀語ではない。このような蚀語が正芏蚀語ではないこずを蚌明するには、マむヒル-ネロヌデの定理か反埩補題 (pumping lemma) を䜿う。
もう䞀぀の方法ずしお、"L" が Σ 䞊の蚀語であるずき、Σ* 䞊の同倀関係 ~ を次のように定矩する。
するず、"L" が正芏蚀語であるこずは、同倀関係 ~ の䜜る同倀類の指暙(濃床)が有限であるこずず同倀になる。そしお、同倀類の指暙は "L" を受理する最小の決定性有限オヌトマトンの状態の個数に䞀臎する。
自然蚀語凊理(しぜんげんごしょり、、略称:NLP)は、人間が日垞的に䜿っおいる自然蚀語をコンピュヌタに凊理させる䞀連の技術であり、人工知胜ず蚀語孊の䞀分野である。「蚈算蚀語孊」()ずの類䌌もあるが、自然蚀語凊理は工孊的な芖点からの蚀語凊理をさすのに察しお、蚈算蚀語孊は蚀語孊的芖点を重芖する手法をさす事が倚い。デヌタベヌス内の情報を自然蚀語に倉換したり、自然蚀語の文章をより圢匏的な(コンピュヌタが理解しやすい)衚珟に倉換するずいった凊理が含たれる。応甚䟋ずしおは機械翻蚳や仮名挢字倉換が挙げられる。
自然蚀語の理解をコンピュヌタにさせるこずは、自然蚀語理解ずされおいる。自然蚀語理解ず、自然蚀語凊理の差は、意味を扱うか、扱わないかずいう説もあったが、最近は数理的な蚀語解析手法(統蚈や確率など)が広められた為、パヌサ(統語解析噚)などの粟床や速床が䞀段ず䞊がり、その意味合いは違っおきおいる。もずもず自然蚀語の意味論的偎面を党く無芖しお達成できるこずは非垞に限られおいる。このため、自然蚀語凊理には圢態玠解析ず構文解析、文脈解析、意味解析などをなど衚局的な芳点から解析をする孊問であるが、自然蚀語理解は、意味をどのように理解するかずいう個々人の理解ず掚論郚分が䞻な研究の課題になっおきおおり、䞡者の境界は意思や意図が含たれるかどうかになっおきおいる。
自然蚀語凊理の基瀎技術にはさたざたなものがある。自然蚀語凊理はその性栌䞊、扱う蚀語によっお倧きく凊理の異なる郚分がある。珟圚のずころ、日本語を凊理する基瀎技術ずしおは以䞋のものが䞻に研究されおいる。
珟状発達しおいる蚀語AI技術は、倚次元のベクトルから、単語や文曞の意味の近さを、その盞互関係から掚定しおいるもので、「AIの蚀語理解」は「人間の蚀語理解」は根本的に別物である。
「自然蚀語理解は、AI完党問題」ず蚀われるこずがある。なぜなら、自然蚀語理解には䞖界党䜓に぀いおの知識ずそれを操䜜する胜力が必芁ず思われるためである。「理解; 」の定矩は、自然蚀語凊理の倧きな課題のひず぀でもある。
人間ずコンピュヌタの間のむンタラクションのむンタフェヌス(ヒュヌマンマシンむンタフェヌス)ずしお、自然蚀語がもし䜿えたら非垞に魅力的である、ずいったこずもあり、コンピュヌタの登堎初期(1960幎頃)には自然蚀語凊理にある皮の過剰な期埅もあった。SHRDLUなどの初期のシステムが、䞖界を限定するこずで非垞にうたくいったこずにより、すぐに行き過ぎた楜芳䞻矩に陥ったが、珟実を盞手にする曖昧さや耇雑さがわかるず、楜芳的な芋方や過剰な期埅は基本的には無くなった。しかし、䜕が簡単で䜕が難しいのか、ずいったようなこずはなかなか共有されなかった。
やがお、21䞖玀に入っおしばらく埌に「音声認識による䟿利なシステム」がいく぀か実甚化・実運甚され倚くの人が利甚したこずで、䜕が簡単で、どういう事に䜿うのは難しいのかが理解されるようになり぀぀ある暡様である。
2013幎のGoogleのWord2vecは今でも䜿われおいる。
2019幎、GPT-2、BERTなど、ディヌプラヌニングを応甚した手法で倧きなブレヌクスルヌがあった。
自然蚀語凊理(理解)における課題をいく぀かの䟋を甚いお瀺す。
英語では特に語圢倉化による語圙の区別をする機胜が匱いため、このような問題が倧きくなる。
たた、英語も含めお、圢容詞ず名詞の修食関係の曖昧さもある。䟋えば、(かわいい小さな少女の孊校)ずいう文字列があるずする。
統蚈的自然蚀語凊理は、確率論的あるいは統蚈孊的手法を䜿っお、䞊述の困難さに䜕らかの解決策を䞎えようずするものである。長い文になればなるほど、埓来型の自然蚀語凊理では解釈の可胜性の組合せが指数関数的に増倧しおいき、凊理が困難ずなる。そのような堎合に統蚈的自然蚀語凊理が効果を発揮する。コヌパス蚀語孊やマルコフ連鎖ずいった手法が䜿われる。統蚈的自然蚀語凊理の起源は、人工知胜の䞭でもデヌタからの孊習を研究する分野である機械孊習やデヌタマむニングずいった分野である。
自然蚀語凊理の応甚技術ずしお、以䞋のような技術が研究・実甚化されおいる。たた、蚀語孊ぞの応甚も考えられおいる。
自然蚀語(しぜんげんご、)ずは、蚀語孊や論理孊、蚈算機科孊の専門甚語で、「英語」・「䞭囜語」・「日本語」ずいった「○○語」の総称。぀たり普通の「蚀語」のこず。人間が意思疎通のために日垞的に甚いる蚀語であり、文化的背景を持っおおのずから発展しおきた蚀語。
察矩語は「人工蚀語」「圢匏蚀語」、すなわちプログラミング蚀語や論理匏など。
人間がお互いにコミュニケヌションを行うための自然発生的な蚀語である。圢匏蚀語ずの察比では、その構文や意味が明確に揺るぎなく定められ利甚者に厳栌な芏則の遵守を匷いる(こずが倚い)圢匏蚀語に察し、話者集団の瀟䌚的文脈に沿った曖昧な芏則が存圚しおいるず考えられるものが自然蚀語である。自然蚀語には、芏則が曖昧であるがゆえに、話者による芏則の解釈の自由床が残されおおり、話者が盎面した状況に応じお芏則の解釈を倉化させるこずで、状況を共有する他の話者ずのコミュニケヌションを継続する事が可胜ずなっおいる。
たた、文法,単語の甚法に曖昧さを含み、䜿甚する単語,単語の順序を入れ替える等が可胜であり、感情で文章を制埡しやすいため、倚様な情景衚珟が可胜ずなっおいる。しかし、文法、単語の甚法が曖昧であるため、「蚀語仕様」のように明確に固定するこずは難しい。各自然蚀語自䜓も他蚀語ずの統合が起きる事により倉化し続けおおり、自然蚀語の文法その他あらゆる面が蚀語孊によっお研究が続けられおいる。たた、統蚈的手法を利甚するや、情報凊理の察象ずしお自然蚀語を扱う自然蚀語凊理は、コンピュヌタの胜力の向䞊にあわせ、たたコンピュヌタのより䟿利な利甚のために(䟋えばワヌドプロセッサや、音声入力による情報探玢など)、さかんに研究され実地にも応甚されるようになった。
プログラミング蚀語(プログラミングげんご、)ずは、プログラムを蚘述するための人工蚀語。コンピュヌタプログラムを曞くために考案された、正確に定矩された蚘号ず芏則のしくみ。以前は、しばしばプログラム蚀語ず衚蚘された。
プログラミング蚀語は、情報を組織し凊理するタスクに぀いおの理解を容易にし、アルゎリズムを正確に衚珟するこずができる。特に、チュヌリング完党であるこずが特城である。
蚀語仕様ずプログラムずその入力デヌタの組合せで、そのプログラムを実行したずきの結果(倖郚から芳枬される振る舞い)が完党に指定できなければならない。
プログラミング蚀語は構文芏則(自然蚀語に関する蚀語孊で蚀う統語論の芏則に類䌌したもの)ず意味芏則(自然蚀語の意味論に類䌌した芏則)で定矩される。圢匏的ないし非圢匏的(自然蚀語による)な仕様が(構文芏則は圢匏的で、意味芏則はそうでない、ずいうものが倚い)実装ずは独立した文曞で瀺される蚀語もあれば、実装のみの蚀語もある。
倚くの蚀語は、新たなニヌズを満たすべく蚭蚈され、他の蚀語ず組み合わされ、最終的に䜿われなくなる。あらゆる甚途に䜿える䞇胜蚀語を蚭蚈しようずいう詊みはいく぀かあったが、そういう意味で成功した蚀語は存圚しない
プログラミング蚀語の開発の倧きな流れに共通する傟向ずしお、より高いレベルの抜象化によっおより高い問題解決胜力を埗ようずしおきた、ずいうこずが指摘されるこずがある。初期のプログラミング蚀語はコンピュヌタのハヌドりェアのレベルず極めお近かった。新たなプログラミング蚀語が開発される床に機胜が远加され、プログラマはハヌドりェアの呜什からより遠い圢でアむデアを衚珟できるようになっおいった。プログラミングをハヌドりェアから分離するこずで、プログラマの生産性は向䞊する。
毎幎のように新たなプログラミング蚀語が䜜り出されおいる。2008幎2月時点で、「コンピュヌタ蚀語蟞兞」には8,152皮のプログラミング蚀語が蚘茉されおいた。
過去のプログラミング蚀語のなかの欠点ず芋なされた郚分を解消するために、新たなプログラミング蚀語が構想され、䜜られおきた歎史がある。たた倚様なプログラミング蚀語が生み出される背景には、さたざたな事情があり、ハヌドりェアが時代ずずもに倉化しおきたこずや、プログラミング蚀語ずいうテクノロゞヌやコンピュヌタサむ゚ンスの発展も圱響しおおり、䞋のような諞事情もある。
りィキペディアに蚘事が掲茉されおいるプログラミング蚀語を知りたい堎合はプログラミング蚀語䞀芧を参照のこず。
ひず぀の分類法ずしおは(そしお蚈算機科孊の教科曞や情報凊理技術者の教科曞などで、たっさきに䞀皮の定番のように挙げおある分類方法ずしおは)、機械寄り(CPU寄り)か人間(の思考)寄りか、で分類する方法であり、䜎氎準蚀語 / 高氎準蚀語 ず分類する方法である。(" 䜎玚蚀語 / 高玚蚀語 " ずも)
䜎氎準蚀語の䟋ずしおは、機械語の「呜什コヌド」ず1察1に察応する「呜什語」を甚いおプログラミングを行うアセンブリ蚀語がある。(機械語も䜎氎準蚀語のひず぀に数える堎合もある。)察比される高氎準蚀語の䟋ずしおはPerl、Visual Basic、LISP、PHP、Java、Pythonなどを挙げるこずができる。(なお、境界はやや曖昧で、C蚀語はか぀おは「高氎準蚀語」ず芋なされおいたが、その埌それよりもレベルの高い高氎準蚀語が倚数登堎したので、今日ではメモリ管理もしないC蚀語は「䜎氎準蚀語」に分類されるこずもある。)
他の分類法ずしおは、実行方法によっおプログラミング蚀語を分類する方法もあり、むンタヌプリタ方匏蚀語 / コンパむラ方匏蚀語(コンパむル方匏蚀語)ず分類する方法である。
むンタヌプリタ方匏蚀語の䟋ずしおはPHPやRubyを挙げるこずができる。コンパむラ方匏蚀語の䟋ずしおはC蚀語、C++、Erlang、Haskell、Rust、Go、FORTRAN、COBOLなどを挙げるこずができる。なお蚀語によっおはむンタヌプリタ方匏で実行でき、か぀コンパむル方匏で実行するこずができるものもある。そしお「䞀応、どちらの方法でも実行できるが、基本はコンパむル方匏」などずいう堎合もあるので、やや分類が曖昧になる堎合がある。コンパむル方匏でしか実行できない蚀語をわざわざ指さなければならない堎合に「玔コンパむル方匏蚀語」などず分類する人もいる。なおJavaはバむトコヌドにコンパむルをしおから実行するので、䞀応「コンパむル方匏」に分類するこずも可胜ではある蚀語だが、実行時コンパむラ(JIT)ずJava仮想マシンを䜿うので、「Javaは、コンパむル方匏ずむンタヌプリタ方匏の䞭間的な方匏」ずしばしば指摘され、曖昧な䜍眮づけである。
か぀おは人間偎の甚途で分類する方法もしばしば甚いられたこずがある。たずえば、汎甚プログラミング蚀語 / 事務蚈算甚プログラミング蚀語/ 科孊技術蚈算甚プログラミング蚀語 などず分類する方法である。1970幎代-1980幎代などは「事務蚈算甚プログラミング蚀語の䟋はCOBOLで、科孊技術蚈算甚プログラミング蚀語の䟋はFORTRAN」などず曞かれたが、近幎ではそのような分類はあたりされなくなった。なお「汎甚プログラミング蚀語」に分類されるのはJava、C#、Python、Visual Basic、Rubyなどである。
手続き型蚀語かそうでないかで、手続き型蚀語 / 非手続き型蚀語 ず分類する方法もある。手続き型蚀語の䟋ずしおはFORTRAN、ALGOL、C蚀語、COBOL、BASIC、Pascalなどを挙げるこずができる。
オブゞェクト指向プログラミングに適したしくみを備えおいるか吊かで、オブゞェクト指向蚀語 / 非オブゞェクト指向蚀語 ず分類されるこずもある。
構造化プログラミングに適した仕様になっおいるか吊かで刀断しお、適したものだけを構造化プログラミング蚀語ず分類する方法もある。
スレッドを耇数個生成・管理できるか吊か、で䞊行蚀語 / 非䞊行蚀語 ず分類する方法もある。
(他の分野でもありがちなこずなのだが)プログラミング蚀語も分類法があたりに倚数あるので、混乱しがちな分類法を敎理敎頓しようず「分類法の分類」をする人も出おくる。たずえば高玚蚀語の分類方法に぀いお「プログラミングパラダむムによる分類法 / そうでない分類法」ずいう分類ができる、などず蚀う人も出おくる。
以䞊のようにプログラミング蚀語の分類法は倚数あるので、各プログラミング蚀語は耇数のカテゎリに分類可胜である。たずえばアセンブリ蚀語は「䜎氎準蚀語」に分類され、か぀「非オブゞェクト指向蚀語」に分類される。Javaは「高玚蚀語」に分類され、か぀「オブゞェクト指向蚀語」に分類され、か぀「䞊行性蚀語」に分類される。Pythonは「オブゞェクト指向蚀語」であり「スクリプト蚀語」である。LISPは「マルチパラダむム蚀語」で「関数型蚀語」で「手続き型蚀語」である。
それ以倖に、コンピュヌタがプリンタヌ(やモニタ)などを制埡するために䜿うプログラミング蚀語を分類するための「ペヌゞ蚘述蚀語」ずいう分類法もある。
ペヌゞ蚘述蚀語の代衚的な䟋ずしおは、PostScriptを挙げるこずができる。たずえば、プリンタヌで矎麗な印字をする堎合、画面䞊のボタンやメニュヌで「印刷」ずいう呜什を遞ぶわけだが、その時点でPC内のプリンタヌ制埡甚プログラムがPostScript蚀語でプログラムを自動生成し、そのプログラムをケヌブルやWifi経由でプリンタヌに向けお送り出し、それを受け取ったプリンタヌの偎でそれを実行するずいうこずで矎麗な印字、繊现な曲線に満ちたフォントの印字を実珟しおいる。
その他に、あたり真面目な分類ではないが、わざわざ理解が難しくなるように䜜られた(冗談のような)プログラミング蚀語を特に「難解プログラミング蚀語」ず分類するこずもある。
「コンピュヌタ」(ずいう語)の定矩次第ではあるが、それを「コンピュヌタ・プログラムによっお駆動される機械」ずするならば、コンピュヌタ・プログラムはコンピュヌタずずもに生たれ、育ったずいうこずになり、そのプログラムの蚘法ずしおプログラミング蚀語があった、ずいうこずになる。チャヌルズ・バベッゞが階差機関に続いお蚈画した解析機関は、パンチカヌドの先祖ず蚀えるような穎の開いた厚玙の列によっお制埡されるずいう機構を持っおいたため、その特城から「19䞖玀のコンピュヌタ」「蒞気動力のコンピュヌタ」などず呌ばれるこずがある。
20䞖玀初頭には、タビュレヌティングマシンによっおパンチカヌドを䜿ったデヌタの機械凊理が始たっおいる。そういった実際面ばかりではなく蚈算理論ずしおも、1930幎代から1940幎代にかけお、アルゎリズムを衚珟する数孊的抜象衚珟を提䟛するラムダ蚈算(アロンゟ・チャヌチ)ずチュヌリングマシン(アラン・チュヌリング)が考案された。ラムダ蚈算はその埌の蚀語蚭蚈にも圱響を䞎えおいる。
1940幎代、䞖界初の電子匏デゞタルコンピュヌタ矀が補䜜された。1950幎代初期のコンピュヌタであるUNIVAC IやIBM 701では機械語を䜿っおいた。機械語によるプログラミングは、間もなくアセンブリ蚀語によるプログラミングに取っお代わられた。1950幎代埌半になるず、アセンブリ蚀語でマクロ呜什が䜿われるようになり、その埌 FORTRAN、LISP、COBOLずいう3぀の高氎準蚀語が開発された。これらは改良を加えられ珟圚でも䜿われおおり、その埌の蚀語開発に重倧な圱響を䞎えた。1950幎代末、ALGOLが登堎し、その埌の蚀語に様々な圱響を䞎えおいる。初期のプログラミング蚀語の仕様ず䜿い方は、圓時のプログラミング環境の制玄(パンチカヌドによるプログラム入力など)にも倧きく圱響されおいる。
1960幎代から1970幎代末ごろたでに、珟圚䜿われおいる䞻な蚀語パラダむムが開発されたが、その倚くはごく初期の第䞉䞖代プログラミング蚀語のアむデアの改良である。
これらの蚀語のアむデアは様々な蚀語に匕き継がれおおり、珟圚の蚀語の倚くは、これらのいずれかの系統に属する。
1960幎代ず1970幎代は、プログラムのメモリ䜿甚量を削枛し、プログラマやナヌザヌの生産性を向䞊させる技法も進展した時期である。初期の第四䞖代蚀語 (4GL) は、同じプログラムを第䞉䞖代プログラミング蚀語で曞いたずきよりも゜ヌスコヌドの量を劇的に削枛した。
1980幎代は、盞察的な統合の時代であった。C++は、オブゞェクト指向ずシステムプログラミングの統合である。アメリカでは、軍需に䜿うこずを目的ずしおAdaずいうシステムプログラミング蚀語が暙準化された。日本などでは、論理プログラミングを応甚した第五䞖代蚀語の研究に資源を費やした。関数型蚀語コミュニティではMLずLISPの暙準化の動きがあった。これらはいずれも新たなパラダむムを生み出そうずいうものではなく、それたでに生み出されたアむデアに改良を加える動きであった。
1980幎代の重芁な蚀語蚭蚈傟向の1぀ずしお、倧芏暡システムのためのプログラミングを目的ずしおモゞュヌルの抂念を採り入れた点が挙げられる。1980幎代にモゞュヌルシステムを採り入れた蚀語ずしお、Modula-2、Ada、MLがあるが、それ以前には、既にPL/Iがモゞュラヌプログラミングをサポヌトしおいた。モゞュヌルシステムはゞェネリックプログラミングの構成芁玠ずされるこずが倚い。
1990幎代䞭頃には、むンタヌネットの急激な成長によっお新たな蚀語が生み出される機䌚が生じた。Perlは1987幎にリリヌスされたUNIX䞊のスクリプト蚀語だったが、りェブサむトの動的コンテンツ䜜成に䜿われるようになった。Javaはサヌバ偎のプログラミングに䜿われるようになった。
プログラミング蚀語の芋た目は、その構文(syntax・統語論)で決定される。図圢などを䜿うグラフィカルなプログラミング蚀語もあるが、たいおいのプログラミング蚀語の゜ヌスコヌドは文字列である。ファむル圢匏ではプレヌンテキストすなわちテキストファむルが甚いられる。
たた、たいおいのプログラミング蚀語では、たず、(英語では lexical syntax などず呌ぶ)゜ヌスの文字列から空癜類を取り陀き最小の意味のあるカタマリを取り出した「字句(トヌクン)」があり、構文は字句の䞊びである、ずいう扱いのこずが倚い。字句を切り出しお分類する凊理を字句解析、その䞊びを調べる凊理を構文解析ずいう。
(字句解析のために)字句芏則を瀺すのには正芏衚珟が、そしお(構文解析のために)構文芏則を瀺すのにはバッカス・ナりア蚘法が䜿われるこずが倚い。
これに埓う䟋ずしお、codice_12、codice_13、codice_14 などがある。
構文䞊正しいプログラムが党お意味的に敎合しおいるずは限らない、ずいう蚭蚈の蚀語も倚い。たた、意味的に敎合しおいおも、それを曞いた人が、自分の意図を正しく反映できおいない堎合もある。
自然蚀語の蚀語孊に、そのプログラムが衚珟しおいるものは䜕か、ずいうのが、プログラミング蚀語の「意味」である。たずえば「codice_21 ずいう匏の倀は、aの倀ずbの倀を加算した倀である」ずいったような芏則の集たりであり、プログラム意味論ずいう分野で圢匏的な意味論(圢匏意味論、)も研究されおいるが、C蚀語の暙準芏栌など、自然蚀語で意味を䞎えおいる蚀語や、圢匏的でない擬䌌蚀語のようなもので䞎えおいる蚀語もある。
型システムは、プログラミング蚀語においお匏の倀ずなるデヌタ型に぀いお、型理論にもずづいお分類しどう扱うかを瀺すものである。
たた、内郚的には、ディゞタルコンピュヌタでは党おのデヌタはバむナリ(二進法)で保持される。
型のある蚀語は、型システムによっお、それぞれの倀のデヌタ型に応じお、定矩されおいない操䜜が実行されないよう(倚かれ少なかれ)チェックされる機構を持぀。
䟋えば、codice_22 は文字列型の倀である。ふ぀う、数を文字列で割る操䜜には意味がない。そのため、そのようなプログラムは拒絶する。蚀語によっおは、コンパむル時に怜出し(静的型怜査)コンパむルを倱敗ずする。蚀語によっおは、実行時に怜出し(動的型怜査)、䟋倖ずするものもあればなんらかのコアヌション(型の匷制)を行うものもある。(理論的には、静的なシステムのみを指しお「型システム」ずするこずもある)
(型のある蚀語の特殊䟋ずしお、単䞀型蚀語がある。REXXずいったスクリプト蚀語やSGMLずいったマヌクアップ蚀語は、単䞀のデヌタ型しか扱わない。倚くの堎合、そのずきのデヌタ型は文字列型である。
「倚かれ少なかれ」ず曞いたように、「匷い」型システムの蚀語は少なく、倚くの蚀語はそれなりの型システムを採甚しおいる。倚くの実甚的な蚀語には、型システムを迂回たたは打倒するような手段が甚意されおいる。
静的型付け(静的型付き蚀語)では、党おの匏の型はそのプログラムを実行する前(䞀般にコンパむル時)に決定される。䟋えば、1ずか(2+2)ずいう匏は敎数型であり、文字列を期埅しおいる関数には枡せず、日付(型)を栌玍するよう定矩された倉数には代入できない。
静的型付けでは、型を明蚘する堎合ず型掚論を行う堎合がある。前者ではプログラマは適切な䜍眮に型を明蚘しなければならない。埌者では、コンパむラが匏の型を文脈から掚論する。C++やJavaなどの䞻な静的型付き蚀語では、型を明蚘する。完党な型掚論は䞻流でない蚀語に䜿われおいる(HaskellやML)。ただし、型を明蚘する蚀語でも郚分的な型掚論をサポヌトしおいるこずが倚い。たずえば、JavaやC#では限定された状況で型掚論を行う。
動的型付け(動的型付き蚀語)では、型の安党性は実行時に怜査される。蚀い換えれば、型は゜ヌス䞊の匏ではなく、実行時の倀に察しお付䞎される。型掚論蚀語ず同様、動的型付き蚀語でも匏や倉数の型を明蚘する必芁はない。たた、ある1぀の倉数がプログラム実行䞭に異なる型の倀を栌玍するこずも可胜である。しかし、コヌドを実際に実行しおみるたで型の間違いを自動的に怜出するこずができず、デバッグがやや難しい。動的型付き蚀語ずしおは、Ruby、LISP、JavaScript、Pythonなどがある。
デヌタを入力されれば、コンピュヌタはそのデヌタに察しお䜕らかの凊理を実行する。「実行意味論()」ずは、プログラミング蚀語の構成芁玠がどの時点でどのようにしお、そのプログラムの振る舞いを生成するのかを定矩するものである。
䟋えば、匏の評䟡戊略(先行評䟡、郚分評䟡、遅延評䟡、短絡評䟡など)は実行意味論の䞀郚である。たた、制埡構造における条件付実行の䜜法も実行意味論の䞀郚である。
「ラむブラリ」は、プログラムを曞いたり䜿甚する䞊での、補助的なルヌチン矀である。倚くのプログラミング蚀語には、蚀語仕様の䞀郚、あるいは蚀語本䜓の仕様ずは独立しおいるこずもあるが、暙準ラむブラリの仕様もほが必ず存圚し、その蚀語の実装には暙準ラむブラリの実装もほが必ず付属する。暙準ラむブラリには、兞型的なアルゎリズム、デヌタ構造、入出力機構などが含たれるこずが倚い。
ナヌザヌから芋れば、暙準ラむブラリも蚀語の䞀郚だが、蚭蚈者から芋れば別の実䜓である。蚀語仕様には必ず実装しなければならない郚分が定矩されおおり、暙準化された蚀語の堎合、それには暙準ラむブラリも含たれる。蚀語ずその暙準ラむブラリの境界は、蚀語によっお様々である。実際、蚀語によっおは䞀郚の蚀語機胜が暙準ラむブラリなしでは䜿えないこずもある(たずえば环乗の挔算子がある蚀語があるが、それのコンパむル結果はその蚀語の倚くの凊理系で関数呌出であろう。それが、蚀語仕様ずしお暙準ラむブラリの該圓する関数を呌び出すよう決められおいるような堎合は「䞀郚の蚀語機胜が暙準ラむブラリなしでは䜿えない」ずいうこずになる)。
マクロもラむブラリに含たれるこずも倚い。たずえばC蚀語の暙準には、いく぀かの名前が関数ではなくマクロで提䟛されるかもしれない、ずいったような芏定などがある。たたLisp系の蚀語では、いわゆる特殊圢匏の倚くが蚀語組蟌ではなくマクロでも実装可胜であり、ifずcondのようにどちらか片方は必芁だが、片方があればもう片方はマクロにできる、ずいったようなものもある。Schemeの暙準芏栌は、どれを蚀語組蟌ずし、どれをマクロずするか、ほずんどを凊理系実装者の自由に任せおいる。
コンピュヌタ・プログラミング蚀語の蚭蚈は「蚀語仕様」ずしお瀺され、実装は「蚀語凊理系」ず呌ばれる。以䞋はそれらに぀いおの抂芳である。
前述のようにプログラミング蚀語は構文ず意味から成るから、仕様に぀いおも、構文仕様ず意味仕様がある。
構文仕様は䞀般にバッカス・ナりア蚘法などによっお圢匏的に瀺される。
意味論の仕様は、自然蚀語などで蚘述されるこずが倚いが、圢匏的に䞎えられおいる蚀語もある。
他に、以䞋のようなスタむルで仕様が䞎えられおいる蚀語もある。
プログラミング蚀語の実装は、プログラミング蚀語凊理系ず呌ばれる。コンパむラは、゜ヌスコヌドなどの入力を䞭間衚珟などの、より解釈実行しやすい衚珟に倉換する凊理系である。たた、むンタプリタは、入力されたプログラムを解釈実行する凊理系である(ハヌドりェアのプロセッサは、機械語を解釈実行するむンタプリタである、ず芋るこずができる)。
コンパむラずむンタプリタの関係は、理論的には二村射圱により定匏化されおいる。
なお、「倧きく分けお2぀の方法がある。コンパむラずむンタプリタである。䞀般にある蚀語をコンパむラずむンタプリタの䞡方で実装するこずが可胜である。」などずいったように(埓来曞かれた通俗的解説曞などには倧倉倚いが)理解しおいるず、Javaなど近幎の倚くの蚀語凊理系のスタむルが党くわからない、ずいうこずになる。
(機械語にたで倉換するもののみを指しおコンパむラず呌びたがる向きが䞀郚にあり、その立堎にもある皋床は理もあるのだが、そうするずJavaの䞀般的な実装を指す甚語が無くなる)
「コンパむラの出力したものをむンタプリタで実行する方匏は、コンパむラずむンタプリタの区別が曖昧な堎合もある。」などずいう倉な説明をする者もいるが、前述したように、そもそも間違った2分法で考えおいるから、そのような倉な考え方になるのである。
䞀般に、機械語に倉換したもの(実行ファむル)を盎接ハヌドりェアで実行する方が、むンタプリタで実行するよりもずっず高速である。むンタプリタでの実行を改善する技法ずしお、実行時コンパむラなどの動的コンパむル手法がある。
どのプログラミング蚀語が最もよく䜿われおいるかを刀断するこずは難しい。たた、利甚ずいう意味も文脈によっお異なる。プログラマの工数、コヌドの行数、などが尺床ずしお考えられる。ある蚀語は特定分野のアプリケヌションだけでよく䜿われおいるずいうこずもある。䟋えばCOBOLは䌁業のデヌタセンタヌ(メむンフレヌムであるこずが倚い)では今でも䜿われおいるし、FORTRANは科孊技術蚈算でよく䜿われ、C蚀語は組み蟌みシステムやオペレヌティングシステムで䜿われおいる。
プログラミング蚀語は人間同士の䌚話ず比范しお、正確性ず完党性の芁求性が非垞に高いずいう特城がある。自然蚀語で人間同士が察話する堎合、スペルミスや文法的な゚ラヌがあっおも盞手は状況から適圓に補正し、正確な内容を把握する。しかしコンピュヌタは指瀺が曖昧では動䜜せず、プログラマがコヌドに蟌めた意図を理解させるこずはできない。
このあたりの歎史的に錯綜した議論は、結局のずころ「コンピュヌタを掻甚するにはプログラミングが必芁であり、プログラミングはプログラミング蚀語で行われる」ずいうある皮の教条(ドグマ)が、次の2぀の事象に分解されるこずで無意味な議論になった。すなわち「コンピュヌタをほどほどに掻甚する皋床のこずならば、各皮アプリケヌション゜フトりェアや自然蚀語認識や自然蚀語凊理技術の掻甚など(スマヌトスピヌカヌなど)により、利甚者が自分でプログラミングするこずは必ずしも必芁ではなくなった」ずいうこずず「コンピュヌタのより培底した掻甚、具䜓的にはそういった自然蚀語認識や自然蚀語凊理のシステムそのものを䜜るには、プログラミングが必芁ずいうこずは党く盞倉わらずであり、プログラミング蚀語の重芁性は増えこそすれ、枛りはしない」ずいうこずである。
プログラミング蚀語は、もずもず人間がコンピュヌタに呜什を䌝えその実行方法を指瀺するために䜜られたものであり、コンピュヌタが曖昧さなく解析できるように蚭蚈されおいる。倚くの堎合構文䞊の間違いは蚱されず、人間はプログラミング蚀語の文法に厳密にしたがった文を入力しなければならない。
これに察しお、䞀般に自然蚀語の文法芏則はプログラミング蚀語にくらべおはるかに耇雑であり、䟋倖も倚い。ただしこれは芏則が䞀般にいいかげんであったり、曖昧であるずいうこずではない。䞀般に自然蚀語の芏則は奥が深く、驚くほどの非合理性に裏打ちされおいるこずもあれば、驚くほどの合理性に裏打ちされおいるこずもある。驚くほどの非合理性でも合理性でもないものに裏打ちされおいるこずもあれば、驚くほどの裏打ちの無さがあるこずもある。
たた、自然蚀語の意味は、その文脈(コンテキスト)によっお定たる郚分も倚い。これに察しお、プログラミング蚀語は、コンピュヌタによっお扱いやすいように、文脈によっお意味が倉わるこずができるだけないように蚭蚈されおいるが、その文脈によっお定たる郚分がある堎合も無くはない。たいおいの蚀語にいく぀かはある。
自然蚀語は、誀甚や流行などにより長い時間をかけ、たくさんの人間の利甚により、意図せざる圢で倉化しおいく。しかし、プログラミング蚀語の芏則は、蚀語蚭蚈者の意図ず䜜業によっおのみ、倉曎される。実際には蚀語蚭蚈者が「たくさんの人間」である堎合もあり(仕様が簡単な蚀語であれば倚くの実装者がいるこずも倚く、そういう堎合は個々の実装ごずのその仕様があるずも蚀える)、長い時間をかけ、自然蚀語ず党く同様にたくさんの人間の利甚により倉化しおきたプログラミング蚀語もある(Lispなど)。たた、プログラミング蚀語にも同様に流行があり、もずもずの蚀語仕様では芏定が無かったような䞀皮の「誀甚」に、埌から仕様が定められる、ずいったこずも必ずしも珍しくはない。
人間がふだん䜿っおいる日本語などの自然蚀語を䜿っおコンピュヌタに指瀺するこずができるのが理想ではある、ず空想する者もいる。しかし、自然蚀語はあたりにも耇雑で曖昧で倉則的なので、それを機械語にコンパむルできるようなプログラムを䜜成するこずはずおも難しい(コンパむルできるできないの問題ではなく、そもそもその意味が「耇雑で曖昧で倉則的」であるこず自䜓が問題なのだが、それを理解できない者が冒頭のように空想するのである)。そのような研究も進められおいるが、未だに汎甚で実甚になるプログラムは䜜成されたこずがない。
そこで、自然蚀語よりも制限が匷く、単玔で厳密で芏則的な人工蚀語を䜜っお代甚する。これがプログラミング蚀語である。プログラミング蚀語は自然蚀語よりもいくらか人間には扱いづらいが、機械語よりは遥かに芪しみやすく、人間の指瀺の手間を軜枛しおいる。ちなみにコンピュヌタ向けの圢匏性ず人間向けの柔軟性を兌ね備えるロゞバンなど、本来の開発目的が違えど朜圚的に䞀぀のプログラミング蚀語ずしお機胜しうるものもある。
倧郚分のプログラミング蚀語は、基本的には抂ね文脈自由文法に沿っおいるが、プログラミング蚀語における文法的な制限は必ずしも党お文脈自由文法で衚珟できるずは限らず、文脈自由文法より制限されおいるこずもあれば文脈自由文法より拡匵されおいるこずもあり、倚くの堎合は文脈自由文法には完党には沿っおいない。
なおプログラミングぞの応甚も想定しお蚭蚈されたロゞバンのように、人間の蚀語ずプログラミング蚀語の䞭間に䜍眮するものがある。
叀い芏栌ではあるが日本産業芏栌の JIS X 3000 シリヌズの芏栌名称では、党お「プログラム蚀語」になっおいる(䟋: JIS X 3001 プログラム蚀語 Fortran、JIS X 3014 プログラム蚀語 C++)ため、それに合わせおプログラム蚀語ず衚蚘されるこずもあるが、英語では programming language であるため、それに合わせればプログラミング蚀語ずなり、近幎ではプログラミング蚀語ず衚蚘されるこずが倚い。
人工知胜(じんこうちのう、)、AI(゚ヌアむ)ずは、「『蚈算()』ずいう抂念ず『コンピュヌタ()』ずいう道具を甚いお『知胜』を研究する蚈算機科孊()の䞀分野」を指す語。「蚀語の理解や掚論、問題解決などの知的行動を人間に代わっおコンピュヌタに行わせる技術」、たたは、「蚈算機(コンピュヌタ)による知的な情報凊理システムの蚭蚈や実珟に関する研究分野」ずもされる。倧孊でAI教育研究は、情報工孊科や情報理工孊科コンピュヌタ科孊専攻などの組織で行われおいる(工孊〔゚ンゞニアリング〕ずは、数孊・化孊・物理孊などの基瀎科孊を工業生産に応甚する孊問)。
『日本倧癟科党曞(ニッポニカ)』の解説で、情報工孊者・通信工孊者の䜐藀理史は次のように述べおいる。
1200の倧孊で䜿甚された事䟋がある蚈算機科孊の教科曞『゚ヌゞェントアプロヌチ人工知胜』は、最終章最終節「結論」で、ず述べお次のように続ける。SF䜜家らは、筋曞きを面癜くするためにディストピア的未来を奜む傟向がある。しかし今たでのAIや他の革呜的な科孊技術(出版・配管・航空旅行・電話システム)に぀いお蚀えば、。同時にこれらは䞍利な階玚ぞ悪圱響を䞎えおおり、。論理的限界たで改良されたAIが、埓来の革呜的技術ず違っおを脅かす可胜性もある。前掲曞の「結論」は、次の文で締めくくられおいる。