ThingLab

• http://minnow.cc.gatech.edu/squeak/607 Squeak 版 ThingLab が置いてある。
• http://sumim.no-ip.com:8080/zakkan/39#0617 sumim さんの解説とパッチがあります。

• Smalltalk ベース。ルールが満たされなくなった時に、ルールに適合するようにメソッドを呼ぶ仕組み。
• ユーザとして ThingLab をツールとして使う利用者と、ThingLab の部品自体を作る熟練者の2パターン想定。
• ThingLab 内で、既存の部品を組み合わせ GUI だけを使って作った部品も、最初からコードを書いて作った部品も同じようにビルディングブロックとして使える。

インストール、ThingLab 環境の整えかた(windows の例)

(FileStream readOnlyFileNamed: 'FileInAll.st') fileIn.
(FileStream readOnlyFileNamed: 'ThingLabTweak.cs') fileIn
(FileStream readOnlyFileNamed: 'ThingLab-TextEditor-tak.st') fileIn

cygwin やシェルが好きな人はこっちが簡単

# まず Squeak2.3 のVM、イメージ、チェンジファイル、ソース、
#      ThingLab 自体、sumim さんのパッチをダウンロード

$ wget ftp://st.cs.uiuc.edu/pub/Smalltalk/Squeak/2.3/Squeak23.exe \
       ftp://st.cs.uiuc.edu/pub/Smalltalk/Squeak/2.3/2.3.tar.gz \
       ftp://st.cs.uiuc.edu/pub/Smalltalk/Squeak/sources_files/SqueakV2.sources.gz \
       ftp://st.cs.uiuc.edu/pub/Smalltalk/Squeak/goodies/ThingLab/ThingLab-v2.zip \
       http://sumim.no-ip.com:8080/collab/uploads/61/ThingLabTweak.cs
       http://languagegame.org:8080/propella/uploads/41/ThingLab-TextEditor-tak.st

# Squeak のイメージとチェンジファイルを解凍してカレントディレクトリ配置

$ tar xzvf 2.3.tar.gz
$ cp 2.3/image/Squeak2.3.image 2.3/image/Squeak2.3.changes .
$ gunzip SqueakV2.sources.gz

# ThingLab本体を解凍して、カレントディレクトリに配置

$ unzip ThingLab-v2.zip
$ mv ThingLab/Release/* .

# Squeak 実行

$ ./Squeak23.exe Squeak2.3.image &

ワークスペースで
(FileStream readOnlyFileNamed: 'FileInAll.st') fileIn.
(FileStream readOnlyFileNamed: 'ThingLabTweak.cs') fileIn
(FileStream readOnlyFileNamed: 'ThingLab-TextEditor-tak.st') fileIn

ThingLab で実験しよう

とりあえず体験するだけ

Alan Boning の論文を元に幾何学の実験をしてみる。

• ウインドウの小窓の意味
  • 第1ペイン クラス名
  • 第2ペイン 第5ペインの見かけを決める
  • 第3ペイン 操作
  • 第4ペイン 操作対象のクラス名
  • 第5ペイン(下のペイン) 図やコードが表れる。

• クラス Shiaku を作成する
  • GeometricObject が無いが ThingLabObject のサブクラスとしてクラスが出来ます。
  • 第1ペイン右クリック - Define new thing - Shikaku と入力 (Figure 2.3)
  • 第1ペインから第2ペインまで、 Shikaku - picture - insert - ThingLabLine を選択 (Figure 2.4)
  • カーソルを下ペインに持っていくと、後は直感的に線が描けると思います。
  • ここで、例えば閉じた四角を書いてみる。(Figure 2.5)
  • 第2ペインで structure を選択すると、ちゃんと定義が出来ているのが分かる。(Figure 2.6)

• 幾何学法則の実験
  • 任意の四角形において、ある辺の中点から隣接した辺の中点に線を引くと、その線は平行四辺形になる。(知らんかった。。。)
  • この法則を実験するために、MidPointLine というクラスを使います。第1ペインで MidPointLine を選択して確認してみよう。(Figure 2.8)
  • 今度は、SHousoku というクラスを作る(やり方はさっきと同じ)
  • SHousoku - picture - insert - Shikaku を選択してから下ペインをクリックすると四角がコピーされる。
  • 次に、第3、第4ペインで、constrain - MidPointLine を選択
  • 四角の各辺をクリックすると、不思議な事に丁度中点にポイントが置かれる。(Figure 2.10)
  • constrain を選択していると、図形挿入時にくっつきます。
  • 最後に中点同士を ThingLabLine で結びます(insert - ThingLabLine)。
  • これで完成。move - Point を選択してから四角の各点を動かしてみると、中の四角形が平行を保つのが分かります。
  • はっきり言ってすごい！ (Figure 2.12)
  • さらに好きな点にアンカーをくっつけると(insert - Anchor) その点を止めたままで図形を変形させる事が出来ます。(Figure 2.13)

計算機を作る

• 摂氏から華氏への変換器を作る。
  • クラス TemperatureConverter を作成(第1ペイン右クリック - Define new thing - TemperatureConverter と入力)
  • TemperatureConverter - picture - insert - Times で掛け算を挿入
  • 挿入する時、右(出力)ノード、本体、左ノードの順でクリックして位置決め。(エラーが出るが何とか無視しながら)
  • 同じく insert - Plus で足し算を挿入
  • 挿入時掛け算の出力と足し算の入力をくっつくようにしておきますが、後で marge - Node を使ってくっつけても構いません。
  • 追加した演算子は、3つの Node の複合体になっています。教科書とは違って、Lead という要素はありません。
  • 数値を入れるまでは演算が出来ないというようなエラーが出ますが、今は無視
  • insert - Constraint で二つの定数ボックスをそれぞれ と + にくっつける
  • edit - TextThing を押してから定数に数値を入れます。(Figure 2.15)
  • 教科書ではここで、この部品を元に別のクラスを作る事になっているのですが、早く動作確認をしたいので計算機を完成させてしまいます。
  • insert - Printer で二つのテキストボックスを両端にくっつけます。これで完成。
  • 例えば edit - TextThing で左端のボックスに100を入れると、右に 212.0 と出ます。逆に、右に100 と入れると 37.777 と反対の計算も出来てしまいます。この逆向きの計算がスゴイ！
  • 教科書の Figure 2.18 のように、テキストボックスの変わりに温度計をつけるには、insert - Themometer を使います。
  • 温度計を動かすのは move - Point を使います。
  • ここで、Constant や Printer を編集するのがなぜ TextThing で、Themometer を動かすのが Point なのか理解できなかったり覚えられないと思いますが、その時は、試しに edit - Constant 等としてみます。
  • するとインスペクタというツールが開き、Constant が Printer で出来ている事が分かります(printer を押すと a Printer と書いてある)。さらに Printer の文字を右クリックして inspect を選ぶと、Printer は TextThing で出来ている事が分かります。

自分で ThingLab のオブジェクトをつくる。

ThingLabObject subclass: #MidPointLine
    instanceVariableNames: 'line point '
    classVariableNames: ''
    poolDictionaries: ''
    category: 'Prototypes'!

MidPointLine prototype parts: 'line point'.
MidPointLine prototype field: 'line' replaceWith: (40@40 line: 100@20).
MidPointLine prototype field: 'point' replaceWith: 70@30!

MidPointLine prototype inserters: #('line point1'  'line point2').
MidPointLine prototype constrainers: #('line')!

Constraint owner: MidPointLine prototype
    rule: 'point = ((line point1 + line point2) // 2)'
    error: 'line location dist: point'
    methods: #('self primitiveSet.point: (line point1 + line point2) //2'
        'line primitiveSet.point2: line point1 + (point-line point1*2)'
        'line primitiveSet.point1: line point2 + (point-line point2*2)' )!

• point1 から point2 へ直線を引く。
• 線を3等分し、point1 に近いほうに点(point) を打つ。

ThingLabObject subclass: #Trisect
    instanceVariableNames: 'line point '
    classVariableNames: ''
    poolDictionaries: ''
    category: 'Prototypes'!

Trisect prototype parts: 'line point'.
Trisect prototype field: 'line' replaceWith: (10@10 line: 100@100).
Trisect prototype field: 'point' replaceWith: 40@40 !

Trisect prototype inserters: #('line point1'  'line point2').
Trisect prototype constrainers: #('line')!

Constraint owner: Trisect prototype
    rule: 'point = ((2 * line point1 + line point2) // 3)'
    error: 'line location dist: point'
    methods: #('self primitiveSet.point: (2 * line point1 +  line point2) //3'
        'line primitiveSet.point2: 3 * point - (2 * line point1)'
        'line primitiveSet.point1: (3 * point - line point2) / 2' )!

ThingLabでオームの法則

• 電流計がアナログになっているので、DigitalAmmeter に変更(アナログの方がシブイですが)
• 電池電圧や抵抗値(抵抗のマークは残念ながら消えています) を画面どおりに変更。

• 備考
  • ThingLab の動作はプラン時と実行時に分けられます。
  • 各点の電圧は、edit - ElectricalNode で分かります
  • 電流は edit - ElectricalLead の current の値。カドの所を押さえます
• 自由度の収集
  • 制約解決器は、まず制約を満たすために変更しても良いような十分な自由度を持った部分を全部探す。
  • そういう部分とその制約は今後検査対象外に出来る。
  • 部分を探すには、階層関係を考慮する。例えば point1 x が変更される可能性がある時。point1 が変更されるとみなす。逆に point2 は関係ないとみなす。
  • 一つの制約しか持っていない部品は、とりあえず自由度大とみなして最後に実行。
  • 例えば電圧計は両端電圧のみに制約を受ける
  • 電流計はある点の電流のみの制約です
• 自由度なしの収集
  • 制約解決器はまず自由度なしの部分を集める。
  • 見つかったらそこから再帰的にワンステップずつ値が決定する部分を探す。
  • B の状態から A の状態を知る時。双方に関する制約があり、A が一つの値に決まる必要がある。
  • その場合は A のメッセージ計画(MessagePlan) に uniqueState フラグを立てる。
  • 制約解決器はオブジェクトの階層関係を利用する事が出来る。
    • あるオブジェクトの状態が既知であるとき、そのオブジェクトの部分オブジェクトは全部既知とみなせる。
    • あるオブジェクトの部分オブジェクト全部が既知の時。そのオブジェクトは既知とみなせる。
  • あるパーツが複数の制約によって決まる時、一つの制約だけ使って、あとはランタイムにチェック。
• 例
  • 実行時、グラウンド(アース)制約によってグラウンドの電圧 b1 lead2 は決定する(もちろんゼロ)。
  • 電池の制約も使って、電池の反対の電圧 b1 lead1 も決定する(1.5v)。
  • 電流計には、両端の電圧を変えてはいけないという制約があるので、右上の電圧 m1 lead2 も来まる(1.5v)。
  • 電圧計には電流が流れないので、電圧計の両端の電流は無し。
  • 二つの抵抗の間の電圧と、電圧計以外の電流はまだ分かりません。
• Relaxation これは難しいので訳してみる。

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• SqueakTips last edited on 9 November 2004 at 5:00:48 pm by 192.168.0.8
• 色々なサンプル last edited on 28 April 2005 at 12:42:45 pm by 192.168.0.4