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El lenguaje Prolog: un ejemplo del paradigma de programación lógica

El lenguaje Prolog: un ejemplo del paradigma de programación lógica
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La programación lógica es una variedad de lo que conocemos con programación declarativa, un paradigma opuesto a prácticamente todos los lenguajes de programación populares, desde ensamblador a Python pasando por BASIC, C o Java, a los que agrupamos en la categoría de la programación imperativa.

En dichos lenguajes, la labor del programador es establecer cómo se resuelve un problema mediante sentencias. Sin embargo, la programación lógica no gira en torno al cómo, sino al qué: se trabaja de forma descriptiva, estableciendo relaciones entre entidades, lo que obliga a los que los lenguaje tengan un alto nivel de abstracción.

Este paradigma se basa en la fórmula "algoritmos = lógica + control" (la llamada Ecuación Informal de Kowalski), lo que significa que un algoritmo se crea especificando conocimiento mediante axiomas (lógica) y el problema se resuelve mediante un mecanismo de inferencia que actúa sobre el mismo (control).

Entre los lenguajes de programación lógica podemos destacar Prolog, Lisp o Erlang. Utilizaremos el primero de ellos como ejemplo:

¿Qué es Prolog?

Prolog (derivado de "PROgrammation en LOGique") nació a comienzos de la década de los 70, de la mano de un investigador de la Universidad de Marsella (Alain Colmerauer), mientras dirigiía en un proyecto de tratamiento algorítmico de lenguajes naturales.

Inicialmente se trataba de un lenguaje interpretado hasta que, una década más tarde, se creó un compilador capaz de traducir Prolog en un conjunto de instrucciones de una máquina abstracta denominada WAM ("Warren Abstract Machine"), lo que lo convirtió desde entonces en un lenguaje semi-interpretado.

Su creador, Alain Colmerauer, explica que

"Prolog nació de un desafío: crear un lenguaje de muy alto nivel, aun cuando fuera ineficiente para los informáticos de la época.

La eficiencia consistía entonces en que una máquina ejecutara muy rápidamente programas laboriosamente escritos. El reto consistía en poder escribir rápidamente los programas dejando a la máquina su laboriosa ejecución".

Los ámbitos de la computación donde más se usa Prolog son los de la inteligencia artificial y aspectos relacionados con la misma como el machine learning, procesamiento de lenguaje natural, construcción de sistemas expertos, etc.

Visual Prolog Captura de pantalla del IDE Visual Prolog. Imagen: Prolog Development Center A/S, Denmark (vía Wikipedia).

Sintaxis de Prolog

Un programa Prolog se compone de un conjunto de hechos (afirmaciones simples) y de reglas (que sirven para afirmar la veracidad de un hecho en base a otros). El conjunto de hechos de un programa viene a ser el equivalente a contar con una base de datos, aunque en este contexto se habla de 'base de conocimientos'.

Ejemplo de hechos

es_hijo(Juanito, Juan)

suma(10,5,15)

Una vez definidos estos hechos (el primero significa "Juanito es hijo de Juan" y el segundo "15 es la suma de 10 y 5"), se pueden realizar preguntas al programa, que terminarán siempre en un punto, como el siguiente:

?es_hijo(x,Juan).

Dicha pregunta significa "¿Existe un X que sea hijo de Juan?"; la respuesta del programa sería positiva, y nos arrojaría todas las respuestas posibles ("Juanito"... y el resto de sus hermanos, si los hubiera y los hubiéramos definido como hechos).

Igualmente, a partir de lo anterior, podemos también establecer reglas, que definen nuevas relaciones a partir de relaciones ya dadas. Por ejemplo:

es_padre(X,Y) :- es_hijo(Y,X), es_varón(X).

Este código Prolog se correspondería con la fórmula lógica "∀x ∀y ((es_hijo(y,x) ∧ es_varón(x)) → es_padre(x,y))".

Prolog cuenta también con objetos estructurados:

en_stock( libro(harry_potter_1, autor(j.k., rowling)) ).

Lo anterior nos permite preguntar al programa por varios elementos de la entidad: "¿Tenemos 'harry_potter_1' en stock?", "¿Tenemos algún libro de 'j.k. rowling' en stock?", etc.

No pretendemos con este artículo más que echar un leve vistazo a un enfoque minoritario de la programación y a uno de sus principales ejemplos. Prolog es mucho más complejo y potente que lo que dejamos entrever aquí: si te pica la curiosidad estás de enhorabuena, porque una visita rápida a Google te revelará grandes cantidades de documentación al respecto.

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