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contingency-dsl

🇬🇧 English README

強化随伴性と Pavlov 型対提示を宣言するための言語非依存な仕様。パラダイム中立な形式的基盤の上で、科学的カテゴリ（operant / respondent / composed）別に構成されている。

レイヤ構造

レイヤ 範囲 ディレクトリ
Foundations CFG / LL(2) メタ文法；パラダイム中立な型（随伴性・時間スケール・刺激型付け・価（valence）・文脈） spec/*/foundations/, schema/foundations/
Operant 三項随伴性（SD-R-SR）；Ferster-Skinner 分類に基づく強化スケジュール（比率 / 間隔 / 時間 / 分化強化 / 複合 / 累進）；嫌悪制御（Sidman 自由オペラント回避・弁別回避・逃避・応答コスト）；状態保持バリアント（Percentile, Adjusting, Interlocking, Admission Gate）；試行ベースバリアント（MTS, Go/NoGo）；反応修飾子（Limited Hold, Timeout, 強化遅延, 内挿スケジュール） spec/*/operant/, schema/operant/
Respondent 二項随伴性（CS-US）；最小限の Tier A プリミティブ（Pair, Extinction, CSOnly, USOnly, Contingency, TrulyRandom, ExplicitlyUnpaired, Compound, Serial, ITI, Differential）。より深い Pavlov 型手続きは姉妹パッケージ contingency-respondent-dsl に収録。 spec/*/respondent/, schema/respondent/
Composed オペラントとレスポンデントの構成要素を組み合わせる手続き：CER, PIT, オートシェイピング, 省略（omission）, 二過程理論。PhaseSequence AST ツリーとしてエンコードされ、operant + respondent プリミティブに composed レイヤのアノテーション @omission / @avoidance（schema/annotations/extensions/composed-annotator.schema.json）を加えて構成される；composed 手続き専用の AST スキーマは存在しない。 spec/*/composed/
Experiment 宣言的な多フェーズデザイン；Phase と Context を第一級構成要素として扱う；JEAB スタイルの Subjects / Apparatus アノテーション継承 spec/*/experiment/, schema/experiment/
Annotation JEAB Method カテゴリ（Subjects / Apparatus / Procedure / Measurement）に沿ったプログラムスコープのメタデータ；拡張は annotations/extensions/ 配下（例: respondent-annotator, learning-models-annotator） spec/*/annotations/, schema/annotations/

このパッケージが含むもの

  • spec/{en,ja}/ — レイヤ別の形式仕様（理論、文法、プリミティブ、設計根拠）
  • schema/ — レイヤ別 EBNF 文法 + AST 用 JSON Schema
  • conformance/ — 言語非依存の適合性テストスイート（入力テキスト → 期待される AST JSON）
  • docs/{en,ja}/ — ユーザ向けドキュメント（構文ガイド、ユースケース、アノテーション、論文例、ツーリング）
  • scripts/ — EBNF → Langium および EBNF → Tree-sitter 変換スクリプト、dist/ 再生成スクリプト

このパッケージが含まないもの

  • コードは含まない。パーサ実装もランタイム依存も含まない。
  • パーサ実装は別パッケージに存在する：
    • contingency-dsl-py — Python リファレンスパーサ（唯一のリファレンス実装）
  • Tier B の Pavlov 型手続き（高次条件づけ、阻止、隠蔽、潜在制止、更新（renewal）、再生（reinstatement）、条件性弁別（occasion setting）等）は姉妹パッケージ contingency-respondent-dsl に存在し、spec/en/respondent/grammar.md で定義された Respondent 拡張点に差し込まれる。

構文例

Operant

FR5                           -- Fixed Ratio 5
VI60s                         -- Variable Interval 60秒
Chain(FR5, FI30s)             -- Chained: FR5 の後 FI30
Conc(VI30s, VI60s)            -- Concurrent VI30 VI60
Mult(VI30s, VI60s)            -- Multiple schedule（成分を交互に呈示、弁別刺激あり）
Mix(VI30s, VI60s)             -- Mixed schedule（交互だが弁別信号なし）
Conj(FI15s, FR10)             -- Conjunctive: 両方の要件を満たす必要がある
Alt(FR5, VI60s)               -- Alternative: いずれかの要件で充足
FR5(FI30)                     -- 二次スケジュール: FI30 を 5 回完了
let baseline = VI60s          -- 名前付き束縛
DRL5s                         -- 低反応率分化強化
FI30 LH10                     -- Limited Hold: 10秒の利用可能ウィンドウ
FI30 TO(duration=30s)         -- 強化後の Timeout

-- 嫌悪制御
Sidman(SSI=20s, RSI=5s) @punisher("shock", intensity="0.5mA")
                              -- Sidman 自由オペラント回避 (Sidman, 1953)
DiscrimAv(CSUSInterval=10s, ITI=3min, mode=fixed, ShockDuration=0.5s)
                              -- 弁別回避 (Solomon & Wynne, 1953)
DiscrimAv(CSUSInterval=10s, ITI=3min, mode=response_terminated)
                              -- 応答終結モード: 反応がショックを終結させる
@reinforcer("token") VI60s ResponseCost(amount=1)
                              -- 条件性強化子への応答コスト

-- 罰オーバレイ
Overlay(VI60s, FR1) @punisher("shock")
                              -- VI60 ベースラインへの罰オーバレイ
Overlay(Conc(VI30s, VI60s, COD=2s), FR1, target=changeover)
                              -- 変化行動のみへの罰 (Todorov, 1971)
Conc(VI30s, VI60s, COD=2s, PUNISH(1->2)=FR1, PUNISH(2->1)=FR1)
                              -- 方向性のある応答クラス罰

Operant — 状態保持・試行ベース

Pctl(IRT, 50)                 -- Percentile スケジュール (Platt, 1973)
Adj(delay, start=10s, step=1s)
                              -- Adjusting スケジュール
Interlock(R0=300, T=10min)    -- Interlocking スケジュール (Berryman & Nevin, 1962)
MTS(comparisons=3, consequence=CRF, ITI=5s)
                              -- 見本合わせ（試行ベース）
GoNoGo(responseWindow=5s, consequence=CRF, ITI=10s)
                              -- Go/NoGo 弁別

Respondent

Pair.ForwardDelay(cs=Tone, us=Shock, isi=10s, cs_duration=12s)
Pair.ForwardTrace(cs=Tone, us=Shock, trace_interval=5s)
Pair.Simultaneous(cs=Light, us=Food)
Pair.Backward(us=Shock, cs=Tone, isi=10s)
Contingency(p_us_given_cs=0.8, p_us_given_no_cs=0.2)
TrulyRandom(cs=Tone, us=Shock)           -- Contingency(p, p) の糖衣構文
ExplicitlyUnpaired(cs=Tone, us=Shock, min_separation=30s)
Compound(cs_list=[Tone, Light], mode=Simultaneous)
Serial(cs_list=[Tone, Light], isi=5s)
Differential(cs_positive=Tone, cs_negative=Noise, us=Shock)  -- A+/B− 弁別
Extinction(cs=Tone)
ITI(distribution=exponential, mean=120s)

Composed（operant × respondent）

-- CER (Estes & Skinner, 1941): オペラントベースライン + Pavlov 型対提示 + baseline の再利用
@cs(label="Tone", duration=60s, modality="auditory")
@us(label="Shock", intensity="0.5mA", delivery="unsignaled")

phase baseline:
  sessions = 10
  VI60s

phase pairing:
  sessions = 5
  Pair.ForwardDelay(Tone, Shock, isi=60s, cs_duration=60s)

phase test:
  sessions = 3
  use baseline

-- オートシェイピング (Brown & Jenkins, 1968)
@cs(label="KeyLight", duration=8s, modality="visual")
@us(label="Food", delivery="unsignaled")

phase autoshaping_training:
  sessions = 10
  Pair.ForwardDelay(KeyLight, Food, isi=8s, cs_duration=8s)

-- Omission / 負の自動維持 (Williams & Williams, 1969)
@cs(label="KeyLight", duration=6s, modality="visual")
@us(label="Food", delivery="cancelled_on_cs_response")

phase omission_training:
  sessions = 20
  Pair.ForwardDelay(KeyLight, Food, isi=6s, cs_duration=6s) @omission(response="key_peck", during="cs")

ドキュメント

適合性テスト

任意のパーサ実装は conformance/ 配下の全テストをパスすること：

# Python リファレンスパーサ
cd ../contingency-dsl-py && pytest tests/test_conformance.py -v

テストコーパスはレイヤ別に構成されている：

  • conformance/foundations/ — パラダイム中立な字句テスト（conformance/foundations/README.md で定義された厳格なスコーピングルールにより意図的に空）
  • conformance/operant/ — 原子スケジュール、複合コンビネータ（Conc / Alt / Conj / Chain / Tand / Mult / Mix / Overlay / Interpolate）、修飾子（DR*, PR, Lag, Repeat, Limited Hold, Timeout, 強化遅延）、二次スケジュール、嫌悪制御（Sidman, DiscriminatedAvoidance）、応答コスト、代数的等価性、境界値、エラー、警告
  • conformance/operant/stateful/ — Percentile, Adjusting, Interlocking
  • conformance/operant/trial-based/ — MTS, Go/NoGo
  • conformance/respondent/ — Tier A プリミティブのフィクスチャ（Pair, 随伴性統制, 複合刺激, 基本構成）
  • conformance/composed/ — CER（条件性抑制）、PIT、オートシェイピング、omission、二過程回避
  • conformance/experiment/ — phase, progressive-training, shaping
  • conformance/annotations/ — subjects, apparatus, procedure（刺激 / 時間 / 試行構造）、measurement, プログラムレベル；extensions/respondent-annotator.json
  • conformance/representations/ — 代替座標系（t-τ）

dist/ の再生成

dist/ ツリー（Langium および Tree-sitter のアーティファクト）は gitignored であり、schema/*/grammar.ebnf から再現可能：

./scripts/gen-langium.sh      # dist/langium/contingency-dsl.langium
./scripts/gen-treesitter.sh   # dist/tree-sitter/grammar.js

ローダ順: Foundations → Operant → Operant.Stateful → Operant.TrialBased → Respondent、続いて rglob でソート順に発見された追加の grammar.ebnf。

参考文献

  • Brown, P. L., & Jenkins, H. M. (1968). Auto-shaping of the pigeon's key-peck. Journal of the Experimental Analysis of Behavior, 11(1), 1–8. https://doi.org/10.1901/jeab.1968.11-1
  • Catania, A. C. (2013). Learning (5th ed.). Sloan Publishing.
  • Estes, W. K., & Skinner, B. F. (1941). Some quantitative properties of anxiety. Journal of Experimental Psychology, 29(5), 390–400. https://doi.org/10.1037/h0062283
  • Ferster, C. B., & Skinner, B. F. (1957). Schedules of reinforcement. Appleton-Century-Crofts.
  • Fleshler, M., & Hoffman, H. S. (1962). A progression for generating variable-interval schedules. Journal of the Experimental Analysis of Behavior, 5(4), 529–530. https://doi.org/10.1901/jeab.1962.5-529
  • Pavlov, I. P. (1927). Conditioned reflexes: An investigation of the physiological activity of the cerebral cortex (G. V. Anrep, Trans.). Oxford University Press.
  • Rescorla, R. A. (1967). Pavlovian conditioning and its proper control procedures. Psychological Review, 74(1), 71–80. https://doi.org/10.1037/h0024109
  • Rescorla, R. A., & Solomon, R. L. (1967). Two-process learning theory. Psychological Review, 74(3), 151–182. https://doi.org/10.1037/h0024475
  • Skinner, B. F. (1938). The behavior of organisms. Appleton-Century.
  • Williams, D. R., & Williams, H. (1969). Auto-maintenance in the pigeon: Sustained pecking despite contingent non-reinforcement. Journal of the Experimental Analysis of Behavior, 12(4), 511–520. https://doi.org/10.1901/jeab.1969.12-511