# Paper 10: Everything is Box × MIR15：1ヶ月で言語フルチェーンを通す設計原理

Status: Planning  
Target: Top-tier PL Conference (PLDI/POPL/ICFP)  
Lead Author: Nyash Team  

## 📋 論文概要

### タイトル
**Everything is Box × MIR15: Design Principles for Building a Full Language Chain in One Month**

### 中心的主張
- 箱理論（Everything is Box）+ 15命令MIRが、VM/JIT/AOT/GC/非同期を等価に貫通
- 設計の純度と最小命令集合により、1ヶ月での完全言語実装を実現
- trace_hashによる等価性検証で、全実行形態の意味論的一致を証明

### 主要貢献
1. **理論的貢献**：15命令で全計算パラダイムを表現可能であることの証明
2. **実装的貢献**：5つの実行形態（Interpreter/VM/JIT/AOT/WASM）の完全実装
3. **検証手法**：trace_hashによる実行等価性の自動検証システム

## 📊 実証データ計画

### 等価性検証（最重要）
```
実行形態マトリクス：
- VM × {GC on, GC off}
- JIT × {GC on, GC off}  
- AOT × {GC on, GC off}
全6パターンでI/Oトレース完全一致を実証
```

### 性能ベンチマーク
```
相対性能比較：
- Interpreter: 1.0x (baseline)
- VM: 2.1x
- JIT: 13.5x
- AOT: 15.2x (予測値)
```

### 開発速度分析
```
従来言語との比較：
- Go: 3年（2007-2009）
- Rust: 4年（2010-2014）
- Nyash: 20日（2025年8月）
```

## 🔬 先行研究との比較

### 言語設計哲学
- **Smalltalk**: Everything is an Object → Nyash: Everything is a Box（より純粋）
- **Lisp**: S式の統一性 → Nyash: Box+15命令の統一性（より実装容易）

### 中間表現
- **LLVM IR**: ~60命令 → Nyash MIR: 15命令（75%削減）
- **WebAssembly**: ~170命令 → Nyash MIR: 15命令（91%削減）
- **JVM Bytecode**: ~200命令 → Nyash MIR: 15命令（92.5%削減）

### 実行戦略
- **V8/SpiderMonkey**: 複雑な多段階JIT → Nyash: シンプルなAOT中心
- **Go**: 独自コンパイラ → Nyash: LLVM活用で高速化

## 📝 論文構成（予定）

### 1. Introduction（2ページ）
- 問題提起：なぜ言語実装に年単位かかるのか？
- 解決策：Box理論×最小MIRによる複雑性削減
- 貢献の要約

### 2. Box Theory and Design Philosophy（3ページ）
- Everything is Box哲学の詳細
- 複雑さの局所化戦略
- 型システムとの統合

### 3. MIR15: Minimal Instruction Set（4ページ）
- 15命令の詳細定義
- なぜ15で十分か（理論的証明）
- 他の命令セットとの比較

### 4. Implementation（3ページ）
- 20日間の開発タイムライン
- 5つの実行形態の実装詳細
- AI協調開発の役割

### 5. Evaluation（4ページ）
- trace_hash等価性検証
- 性能ベンチマーク
- 開発効率の定量分析

### 6. Discussion（2ページ）
- なぜ1ヶ月で可能だったか
- 限界と今後の課題
- 他言語への適用可能性

### 7. Related Work（2ページ）
- 言語設計の歴史
- 最小命令セットの研究
- 高速言語実装の試み

### 8. Conclusion（1ページ）

## 🎯 執筆スケジュール

- Week 1: 実証データ収集（trace_hash検証）
- Week 2: Introduction + Box Theory執筆
- Week 3: MIR15 + Implementation執筆
- Week 4: Evaluation + 残り執筆
- Week 5: 推敲・図表整備

## 📚 参考文献（予定）
- Smalltalk-80: The Language and its Implementation
- Structure and Interpretation of Computer Programs (SICP)
- The LLVM Compiler Infrastructure
- WebAssembly Specification
- Go Programming Language Specification