update to new coq-categories, base ND_Relation on inert sequences
[coq-hetmet.git] / src / ProgrammingLanguage.v
index 3a8ce8e..933785a 100644 (file)
@@ -18,22 +18,18 @@ Require Import Enrichment_ch2_8.
 Require Import Subcategories_ch7_1.
 Require Import NaturalTransformations_ch7_4.
 Require Import NaturalIsomorphisms_ch7_5.
+Require Import BinoidalCategories.
+Require Import PreMonoidalCategories.
 Require Import MonoidalCategories_ch7_8.
 Require Import Coherence_ch7_8.
 Require Import Enrichment_ch2_8.
 Require Import RepresentableStructure_ch7_2.
 Require Import FunctorCategories_ch7_7.
 
+Require Import Enrichments.
 Require Import NaturalDeduction.
 Require Import NaturalDeductionCategory.
 
-Require Import FreydCategories.
-
-Require Import Reification.
-Require Import GeneralizedArrow.
-Require Import GeneralizedArrowFromReification.
-Require Import ReificationFromGeneralizedArrow.
-
 Section Programming_Language.
 
   Context {T    : Type}.               (* types of the language *)
@@ -51,11 +47,11 @@ Section Programming_Language.
   Open Scope pl_scope.
 
   Class ProgrammingLanguage :=
-  { pl_eqv                :  @ND_Relation Judg Rule where "pf1 === pf2" := (@ndr_eqv _ _ pl_eqv _ _ pf1 pf2)
-  ; pl_tsr                :> @TreeStructuralRules Judg Rule T sequent
-  ; pl_sc                 :> @SequentCalculus Judg Rule _ sequent
-  ; pl_subst              :> @CutRule Judg Rule _ sequent pl_eqv pl_sc
-  ; pl_sequent_join       :> @SequentExpansion Judg Rule T sequent pl_eqv pl_sc pl_subst
+  { pl_eqv0               :  @ND_Relation Judg Rule
+  ; pl_snd                :> @SequentND Judg Rule _ sequent
+  ; pl_cnd                :> @ContextND Judg Rule T sequent pl_snd
+  ; pl_eqv1               :> @SequentND_Relation Judg Rule _ sequent pl_snd pl_eqv0
+  ; pl_eqv                :> @ContextND_Relation Judg Rule _ sequent pl_snd pl_cnd pl_eqv0 pl_eqv1
   }.
   Notation "pf1 === pf2" := (@ndr_eqv _ _ pl_eqv _ _ pf1 pf2) : temporary_scope3.
 
@@ -70,84 +66,220 @@ Section Programming_Language.
 
     Definition identityProof t : [] ~~{JudgmentsL}~~> [t |= t].
       unfold hom; simpl.
-      apply nd_seq_reflexive.
+      apply snd_initial.
       Defined.
 
     Definition cutProof a b c : [a |= b],,[b |= c] ~~{JudgmentsL}~~> [a |= c].
       unfold hom; simpl.
-      apply pl_subst.
+      apply snd_cut.
       Defined.
 
+    Existing Instance pl_eqv.
+
     Definition TypesL : ECategory JudgmentsL (Tree ??T) (fun x y => [x|=y]).
       refine
       {| eid   := identityProof
        ; ecomp := cutProof
       |}; intros.
-      apply MonoidalCat_all_central.
-      apply MonoidalCat_all_central.
-      unfold identityProof; unfold cutProof; simpl.
-      apply nd_cut_left_identity.
-      unfold identityProof; unfold cutProof; simpl.
-      apply nd_cut_right_identity.
-      unfold identityProof; unfold cutProof; simpl.
-      symmetry.
-      apply nd_cut_associativity.
-      Defined.
-
-    Definition Types_first c : EFunctor TypesL TypesL (fun x => x,,c ).
-      refine {| efunc := fun x y => (nd_rule (@se_expand_right _ _ _ _ _ _ _ (@pl_sequent_join PL) c x y)) |}.
-      intros; apply MonoidalCat_all_central.
+      apply (mon_commutative(MonoidalCat:=JudgmentsL)).
+      apply (mon_commutative(MonoidalCat:=JudgmentsL)).
+      unfold identityProof; unfold cutProof; simpl; eapply cndr_inert. apply pl_eqv. auto. auto.
+      unfold identityProof; unfold cutProof; simpl; eapply cndr_inert. apply pl_eqv. auto. auto.
+      unfold identityProof; unfold cutProof; simpl; eapply cndr_inert. apply pl_eqv. auto. auto.
+      apply ndpc_comp; auto.
+      apply ndpc_comp; auto.
+      Defined.
+
+    Instance Types_first c : EFunctor TypesL TypesL (fun x => x,,c ) :=
+      { efunc := fun x y => cnd_expand_right(ContextND:=pl_cnd) x y c }.
+      intros; apply (mon_commutative(MonoidalCat:=JudgmentsL)).
       intros. unfold ehom. unfold hom. unfold identityProof. unfold eid. simpl. unfold identityProof.
-      apply se_reflexive_right.
+      apply (cndr_inert pl_cnd); auto.
       intros. unfold ehom. unfold comp. simpl. unfold cutProof.
-      rewrite <- (@ndr_prod_preserves_comp _ _ pl_eqv _ _ [#se_expand_right _ c#] _ _ (nd_id1 (b|=c0))
-                  _ (nd_id1 (a,,c |= b,,c))  _ [#se_expand_right _ c#]).
+      rewrite <- (@ndr_prod_preserves_comp _ _ pl_eqv _ _ (cnd_expand_right _ _ c) _ _ (nd_id1 (b|=c0))
+                  _ (nd_id1 (a,,c |= b,,c))  _ (cnd_expand_right _ _ c)).
       setoid_rewrite (@ndr_comp_right_identity _ _ pl_eqv _ [a,, c |= b,, c]).
       setoid_rewrite (@ndr_comp_left_identity  _ _ pl_eqv [b |= c0]).
-      apply se_cut_right.
+      simpl; eapply cndr_inert. apply pl_eqv. auto. auto.
       Defined.
 
-    Definition Types_second c : EFunctor TypesL TypesL (fun x => c,,x).
-      eapply Build_EFunctor.
-      instantiate (1:=(fun x y => (nd_rule (@se_expand_left _ _ _ _ _ _ _ (@pl_sequent_join PL) c x y)))).
-      intros; apply MonoidalCat_all_central.
+    Instance Types_second c : EFunctor TypesL TypesL (fun x => c,,x) :=
+      { efunc := fun x y => ((@cnd_expand_left _ _ _ _ _ _ x y c)) }.
+      intros; apply (mon_commutative(MonoidalCat:=JudgmentsL)).
       intros. unfold ehom. unfold hom. unfold identityProof. unfold eid. simpl. unfold identityProof.
-      apply se_reflexive_left.
+      eapply cndr_inert; auto. apply pl_eqv.
       intros. unfold ehom. unfold comp. simpl. unfold cutProof.
-      rewrite <- (@ndr_prod_preserves_comp _ _ pl_eqv _ _ [#se_expand_left _ c#] _ _ (nd_id1 (b|=c0))
-                  _ (nd_id1 (c,,a |= c,,b))  _ [#se_expand_left _ c#]).
+      rewrite <- (@ndr_prod_preserves_comp _ _ pl_eqv _ _ (cnd_expand_left _ _ c) _ _ (nd_id1 (b|=c0))
+                  _ (nd_id1 (c,,a |= c,,b))  _ (cnd_expand_left _ _ c)).
       setoid_rewrite (@ndr_comp_right_identity _ _ pl_eqv _ [c,,a |= c,,b]).
       setoid_rewrite (@ndr_comp_left_identity  _ _ pl_eqv [b |= c0]).
-      apply se_cut_left.
+      simpl; eapply cndr_inert. apply pl_eqv. auto. auto.
       Defined.
 
-    Definition Types_binoidal : BinoidalCat TypesL (@T_Branch _).
+    Definition Types_binoidal : EBinoidalCat TypesL.
       refine
-        {| bin_first  := Types_first
-         ; bin_second := Types_second
+        {| ebc_first  := Types_first
+         ; ebc_second := Types_second
          |}.
       Defined.
 
-    Definition Types_PreMonoidal : PreMonoidalCat Types_binoidal [].
+    Instance Types_assoc_iso a b c : Isomorphic(C:=TypesL) ((a,,b),,c) (a,,(b,,c)) :=
+      { iso_forward  := snd_initial _ ;; cnd_ant_cossa _ a b c
+      ; iso_backward := snd_initial _ ;; cnd_ant_assoc _ a b c
+      }.
+      simpl; eapply cndr_inert. unfold identityProof; apply pl_eqv. auto.
+        apply ndpc_comp; auto.
+        apply ndpc_comp; auto.
+        auto.
+      simpl; eapply cndr_inert. unfold identityProof; apply pl_eqv. auto.
+        apply ndpc_comp; auto.
+        apply ndpc_comp; auto.
+        auto.
+        Defined.
+
+    Instance Types_cancelr_iso a : Isomorphic(C:=TypesL) (a,,[]) a :=
+      { iso_forward  := snd_initial _ ;; cnd_ant_rlecnac _ a
+      ; iso_backward := snd_initial _ ;; cnd_ant_cancelr _ a
+      }.
+      unfold eqv; unfold comp; simpl.
+      eapply cndr_inert. apply pl_eqv. auto.
+        apply ndpc_comp; auto.
+        apply ndpc_comp; auto.
+        auto.
+      unfold eqv; unfold comp; simpl.
+      eapply cndr_inert. apply pl_eqv. auto.
+        apply ndpc_comp; auto.
+        apply ndpc_comp; auto.
+        auto.
+      Defined.
+
+    Instance Types_cancell_iso a : Isomorphic(C:=TypesL) ([],,a) a :=
+      { iso_forward  := snd_initial _ ;; cnd_ant_llecnac _ a
+      ; iso_backward := snd_initial _ ;; cnd_ant_cancell _ a
+      }.
+      unfold eqv; unfold comp; simpl.
+      eapply cndr_inert. apply pl_eqv. auto.
+        apply ndpc_comp; auto.
+        apply ndpc_comp; auto.
+        auto.
+      unfold eqv; unfold comp; simpl.
+      eapply cndr_inert. apply pl_eqv. auto.
+        apply ndpc_comp; auto.
+        apply ndpc_comp; auto.
+        auto.
+      Defined.
+
+    Instance Types_assoc a b : Types_second a >>>> Types_first b <~~~> Types_first b >>>> Types_second a :=
+      { ni_iso := fun c => Types_assoc_iso a c b }.
+      intros; unfold eqv; simpl.
+      admit.
+      Defined.
+
+    Instance Types_cancelr   : Types_first [] <~~~> functor_id _ :=
+      { ni_iso := Types_cancelr_iso }.
+      intros; simpl.
       admit.
       Defined.
 
+    Instance Types_cancell   : Types_second [] <~~~> functor_id _ :=
+      { ni_iso := Types_cancell_iso }.
+      admit.
+      Defined.
+
+    Instance Types_assoc_ll a b : Types_second (a,,b) <~~~> Types_second b >>>> Types_second a :=
+      { ni_iso := fun c => Types_assoc_iso a b c }.
+      admit.
+      Defined.
+
+    Instance Types_assoc_rr a b : Types_first (a,,b) <~~~> Types_first a >>>> Types_first b :=
+      { ni_iso := fun c => iso_inv _ _ (Types_assoc_iso c a b) }.
+      admit.
+      Defined.
+
+    Instance Types_PreMonoidal : PreMonoidalCat Types_binoidal [] :=
+      { pmon_assoc    := Types_assoc
+      ; pmon_cancell  := Types_cancell
+      ; pmon_cancelr  := Types_cancelr
+      ; pmon_assoc_rr := Types_assoc_rr
+      ; pmon_assoc_ll := Types_assoc_ll
+      }.
+(*
+      apply Build_Pentagon.
+        intros; simpl.
+        eapply cndr_inert. apply pl_eqv.
+        apply ndpc_comp.
+        apply ndpc_comp.
+        auto.
+        apply ndpc_comp.
+        apply ndpc_prod.
+        apply ndpc_comp.
+        apply ndpc_comp.
+        auto.
+        apply ndpc_comp.
+        auto.
+        auto.
+        auto.
+        auto.
+        auto.
+        auto.
+        apply ndpc_comp.
+        apply ndpc_comp.
+        auto.
+        apply ndpc_comp.
+        auto.
+        auto.
+        auto.
+      apply Build_Triangle; intros; simpl.
+        eapply cndr_inert. apply pl_eqv.
+        auto.
+        apply ndpc_comp.
+        apply ndpc_comp.
+        auto.
+        apply ndpc_comp.
+        auto.
+        auto.
+        auto.
+        eapply cndr_inert. apply pl_eqv. auto.
+          auto.
+*)
+admit.
+admit.
+      intros; simpl; reflexivity.
+      intros; simpl; reflexivity.
+      admit.  (* assoc   central *)
+      admit.  (* cancelr central *)
+      admit.  (* cancell central *)
+      Defined.
+
     Definition TypesEnrichedInJudgments : Enrichment.
-      refine {| enr_c := TypesL |}.
+      refine
+        {| enr_v_mon := Judgments_Category_monoidal _
+         ; enr_c_pm  := Types_PreMonoidal
+         ; enr_c_bin := Types_binoidal
+        |}.
       Defined.
 
     Structure HasProductTypes :=
     {
     }.
 
+    (*
+    Lemma CartesianEnrMonoidal (e:PreMonoidalEnrichment)
+      `(C:CartesianCat(Ob:= _)(Hom:= _)(C:=Underlying (enr_c e))) : MonoidalEnrichment e.
+      admit.
+      Defined.
+      *)
+
     (* need to prove that if we have cartesian tuples we have cartesian contexts *)
+    (*
     Definition LanguagesWithProductsAreSMME : HasProductTypes -> SurjectiveMonicMonoidalEnrichment TypesEnrichedInJudgments.
       admit.
       Defined.
-
+      *)
   End LanguageCategory.
-End Programming_Language.
 
+End Programming_Language.
+(*
 Structure ProgrammingLanguageSMME :=
 { plsmme_t       : Type
 ; plsmme_judg    : Type
@@ -158,56 +290,5 @@ Structure ProgrammingLanguageSMME :=
 }.
 Coercion plsmme_pl   : ProgrammingLanguageSMME >-> ProgrammingLanguage.
 Coercion plsmme_smme : ProgrammingLanguageSMME >-> SurjectiveMonicMonoidalEnrichment.
-
-Section ArrowInLanguage.
-  Context  (Host:ProgrammingLanguageSMME).
-  Context `(CC:CartesianCat (me_mon Host)).
-  Context `(K:@ECategory _ _ _ _ _ _ (@car_mn _ _ _ _ _ _ _ CC) C Kehom).
-  Context `(pmc:PreMonoidalCat K bobj mobj (@one _ _ _ (cartesian_terminal C))).
-    (* FIXME *)
-    (*
-    Definition ArrowInProgrammingLanguage := 
-      @FreydCategory _ _ _ _ _ _ (@car_mn _ _ _ _ _ _ _ CC) _ _ _ _ pmc.
-      *)
-End ArrowInLanguage.
-
-Section GArrowInLanguage.
-  Context (Guest:ProgrammingLanguageSMME).
-  Context (Host :ProgrammingLanguageSMME).
-  Definition GeneralizedArrowInLanguage := GeneralizedArrow Guest Host.
-
-  (* FIXME
-  Definition ArrowsAreGeneralizedArrows : ArrowInProgrammingLanguage -> GeneralizedArrowInLanguage.
-  *)
-  Definition TwoLevelLanguage := Reification Guest Host (me_i Host).
-
-  Context (GuestHost:TwoLevelLanguage).
-
-  Definition FlatObject (x:TypesL _ _ Host) :=
-    forall y1 y2, not ((reification_r_obj GuestHost y1 y2)=x).
-
-  Definition FlatSubCategory := FullSubcategory (TypesL _ _ Host) FlatObject.
-
-  Section Flattening.
-
-    Context  (F:Retraction (TypesL _ _ Host) FlatSubCategory).
-    Definition FlatteningOfReification := garrow_from_reification Guest Host GuestHost >>>> F.
-    Lemma FlatteningIsNotDestructive : 
-      FlatteningOfReification >>>> retraction_retraction F >>>> RepresentableFunctor _ (me_i Host) ~~~~ GuestHost.
-      admit.
-      Qed.
-
-  End Flattening.
-
-End GArrowInLanguage.
-
-Inductive NLevelLanguage : nat -> ProgrammingLanguageSMME -> Type :=
-| NLevelLanguage_zero : forall lang,    NLevelLanguage O lang
-| NLevelLanguage_succ : forall (L1 L2:ProgrammingLanguageSMME) n,
-                          TwoLevelLanguage L1 L2 -> NLevelLanguage n L1 -> NLevelLanguage (S n) L2.
-
-Definition OmegaLevelLanguage : Type :=
-  { f : nat -> ProgrammingLanguageSMME
-  & forall n, TwoLevelLanguage (f n) (f (S n)) }.
-  
+*) 
 Implicit Arguments ND [ Judgment ].