proofs that Types/Judgments form an enrichment
authorAdam Megacz <megacz@cs.berkeley.edu>
Tue, 22 Mar 2011 01:26:58 +0000 (18:26 -0700)
committerAdam Megacz <megacz@cs.berkeley.edu>
Tue, 22 Mar 2011 01:26:58 +0000 (18:26 -0700)
src/HaskProofCategory.v
src/HaskStrongCategory.v
src/NaturalDeduction.v
src/NaturalDeductionCategory.v
src/ProgrammingLanguage.v [new file with mode: 0644]
src/ReificationsEquivalentToGeneralizedArrows.v

index e324990..f4e293b 100644 (file)
@@ -11,6 +11,7 @@ Require Import General.
 Require Import NaturalDeduction.
 Require Import Coq.Strings.String.
 Require Import Coq.Lists.List.
 Require Import NaturalDeduction.
 Require Import Coq.Strings.String.
 Require Import Coq.Lists.List.
+
 Require Import HaskKinds.
 Require Import HaskCoreTypes.
 Require Import HaskLiteralsAndTyCons.
 Require Import HaskKinds.
 Require Import HaskCoreTypes.
 Require Import HaskLiteralsAndTyCons.
@@ -19,43 +20,143 @@ Require Import HaskProof.
 Require Import NaturalDeduction.
 Require Import NaturalDeductionCategory.
 
 Require Import NaturalDeduction.
 Require Import NaturalDeductionCategory.
 
+Require Import Algebras_ch4.
+Require Import Categories_ch1_3.
+Require Import Functors_ch1_4.
+Require Import Isomorphisms_ch1_5.
+Require Import ProductCategories_ch1_6_1.
+Require Import OppositeCategories_ch1_6_2.
+Require Import Enrichment_ch2_8.
+Require Import Subcategories_ch7_1.
+Require Import NaturalTransformations_ch7_4.
+Require Import NaturalIsomorphisms_ch7_5.
+Require Import MonoidalCategories_ch7_8.
+Require Import Coherence_ch7_8.
+
+Require Import FreydCategories.
+
+
 Section HaskProofCategory.
 Section HaskProofCategory.
-(*
 
 
-  Context (flat_dynamic_semantics : @ND_Relation _ Rule).
-  Context (ml_dynamic_semantics   : @ND_Relation _ Rule).
+  (* This proof will work for any dynamic semantics you like, so
+   * long as those semantics are an ND_Relation (associativity,
+   * neutrality, etc) *)
+  Context (dynamic_semantics   : @ND_Relation _ Rule).
 
   Section SystemFC_Category.
 
   Section SystemFC_Category.
-    Context (encodeTypeTree_reduce      : @LeveledHaskType V -> @LeveledHaskType V -> @LeveledHaskType V).
-    Context (encodeTypeTree_empty       : @LeveledHaskType V).
-    Context (encodeTypeTree_flat_empty  : @CoreType V).
-    Context (encodeTypeTree_flat_reduce : @CoreType V -> @CoreType V -> @CoreType V).
-  
-    Definition encodeTypeTree      :=
-      @treeReduce _ _ (fun x => match x with None => encodeTypeTree_empty | Some q => q end) encodeTypeTree_reduce.
-    Definition encodeTypeTree_flat :=
-      @treeReduce _ _ (fun x => match x with None => encodeTypeTree_flat_empty | Some q => q end) encodeTypeTree_flat_reduce.
-    (* the full category of judgments *)
-    Definition ob2judgment past :=
-      fun q:Tree ??(@LeveledHaskType V) * Tree ??(@LeveledHaskType V)  =>
-        let (a,s):=q in (Γ > past : a |- (encodeTypeTree s) ).
-    Definition SystemFC_Cat past :=
-      @Judgments_Category_monoidal _ Rule
-        (@ml_dynamic_semantics V)
-        (Tree ??(@LeveledHaskType V) * Tree ??(@LeveledHaskType V))
-        (ob2judgment past).
+
+    Context {Γ:TypeEnv}
+            {Δ:CoercionEnv Γ}.
+
+    Definition Context := Tree ??(LeveledHaskType Γ ★).
+
+    Notation "a |= b" := (Γ >> Δ > a |- b).
+
+    (* category of judgments in a fixed type/coercion context *)
+    Definition JudgmentsFC :=
+      @Judgments_Category_monoidal _ Rule dynamic_semantics (UJudg Γ Δ) UJudg2judg.
+
+    Definition identityProof t : [] ~~{JudgmentsFC}~~> [t |= t].
+      unfold hom; simpl.
+      admit.
+      Defined.
+
+    Definition cutProof a b c : [a |= b],,[b |= c] ~~{JudgmentsFC}~~> [a |= c].
+      unfold hom; simpl.
+      admit.
+      Defined.
+
+    Definition TypesFC : ECategory JudgmentsFC Context (fun x y => [Γ >> Δ > x |- y]).
+      refine
+      {| eid   := identityProof
+       ; ecomp := cutProof
+      |}; intros.
+      apply MonoidalCat_all_central.
+      apply MonoidalCat_all_central.
+      admit.
+      admit.
+      admit.
+      Defined.
+
+    Definition TypesEnrichedInJudgments : Enrichment.
+      refine {| enr_c := TypesFC |}.
+      Defined.
+   
+(*
+    Definition TwoLevelLanguage L2 :=
+    { L1 : _ &
+      Reification (TypesEnrichedInJudgments L1) (TypesEnrichedInJudgments L2) }
+
+    Inductive NLevelLanguage : nat -> Language -> Type :=
+    | NLevelLanguage_zero : forall lang,    NLevelLanguage O lang
+    | NLevelLanguage_succ : forall L1 L2 n, TwoLevelLanguage L1 L2 -> NLevelLanguage n L1 -> NLevelLanguage (S n) L2
+
+    Definition OmegaLevelLanguage : Language -> Type :=
+      forall n:nat, NLevelLanguage n L.
+*)
+
+    
+    (* The full subcategory of SystemFC(Γ,Δ) consisting only of judgments involving types at a fixed level.  Note that
+     * code types are still permitted! *)
+    Section SingleLevel.
+      Context (lev:HaskLevel Γ).
+
+      Inductive ContextAtLevel : Context -> Prop :=
+        | contextAtLevel_nil    :               ContextAtLevel []
+        | contextAtLevel_leaf   : forall τ,     ContextAtLevel [τ @@ lev]
+        | contextAtLevel_branch : forall b1 b2, ContextAtLevel b1 -> ContextAtLevel b2 -> ContextAtLevel (b1,,b2).
+
+      Inductive JudgmentsAtLevel : JudgmentsFC -> Prop :=
+        | judgmentsAtLevel_nil    : JudgmentsAtLevel []
+        | judgmentsAtLevel_leaf   : forall c1 c2, ContextAtLevel c1 -> ContextAtLevel c2 -> JudgmentsAtLevel [c1 |= c2]
+        | judgmentsAtLevel_branch : forall j1 j2, JudgmentsAtLevel j1 -> JudgmentsAtLevel j2 -> JudgmentsAtLevel (j1,,j2).
   
   
-    (* the category of judgments with no variables or succedents in the "future" –- still may have code types *)
-    (* technically this should be a subcategory of SystemFC_Cat *)
-    Definition ob2judgment_flat past :=
-      fun q:Tree ??(@CoreType V) * Tree ??(@CoreType V)  =>
-        let (a,s):=q in (Γ > past : ``a |- `(encodeTypeTree_flat s) ).
-    Definition SystemFC_Cat_Flat past :=
-      @Judgments_Category_monoidal _ Rule
-        (@flat_dynamic_semantics V)
-        (Tree ??(@CoreType V) * Tree ??(@CoreType V))
-        (ob2judgment_flat past).
+      Definition JudgmentsFCAtLevel := FullSubcategory JudgmentsFC JudgmentsAtLevel.
+      Definition TypesFCAtLevel     := FullSubcategory TypesFC     ContextAtLevel.
+    End SingleLevel.
+
+  End SystemFC_Category.
+
+  Implicit Arguments TypesFC [ ].
+
+  Definition Types_first c : EFunctor (TypesFC nil nil) (TypesFC nil nil) (fun x => x,,c ).
+    admit.
+    Defined.
+  Definition Types_second c : EFunctor (TypesFC nil nil) (TypesFC nil nil) (fun x => c,,x ).
+    admit.
+    Defined.
+
+  Definition Types_binoidal : BinoidalCat (TypesFC nil nil) (@T_Branch _).
+    refine
+      {| bin_first  := Types_first
+       ; bin_second := Types_second
+       |}.
+    Defined.
+
+  Definition Types_premonoidal : PreMonoidalCat Types_binoidal [].
+    admit.
+    Defined.
+
+(*
+  Definition ArrowInProgrammingLanguage :=
+    FreydCategory Types_premonoidal Types_premonoidal.
+
+  FlatSubCategory
+
+  InitialGArrowsAllowFlattening
+
+  SystemFCa
+
+  PCF
+
+  SystemFCa_two_level
+  SystemFCa_initial_GArrow
   
   
+
+*)
+
+    
+(*
     Section EscBrak_Functor.
       Context
         (past:@Past V)
     Section EscBrak_Functor.
       Context
         (past:@Past V)
index 99772c7..abbdc72 100644 (file)
@@ -1,7 +1,7 @@
 (*********************************************************************************************************************************)
 (* HaskStrongCategory:                                                                                                           *)
 (*                                                                                                                               *)
 (*********************************************************************************************************************************)
 (* HaskStrongCategory:                                                                                                           *)
 (*                                                                                                                               *)
-(*    Well-typed Haskell terms in a specific tyvar/covar context form a category                                                 *)
+(*    Well-typed Haskell terms in a specific tyvar/covar context form a category:  Types(Haskell)                                *)
 (*                                                                                                                               *)
 (*********************************************************************************************************************************)
 
 (*                                                                                                                               *)
 (*********************************************************************************************************************************)
 
@@ -17,16 +17,15 @@ Require Import HaskLiteralsAndTyCons.
 Require Import HaskStrongTypes.
 Require Import HaskStrong.
 
 Require Import HaskStrongTypes.
 Require Import HaskStrong.
 
+(* the category of flat Haskell terms in a specific Γ Δ context *)
 (*  
 (*  
-    (* the category of flat Haskell terms (n-ary) *)
-    Section HaskFlat.
-  
-      Context (past:@Past V).
+Section HaskFlat.
+  Context (Γ:TypeEnv)(Δ:CoercionEnv Γ).
     
     
-      Lemma idmor   a : [] ~~{SystemFC_Cat_Flat past}~~> [(a,a)].
-        (*set (@nd_rule _ Rule (RVar Γ a past)) as q.*)
-        admit.
-        Defined.
+  Lemma idmor   a : [] ~~{SystemFC_Cat_Flat past}~~> [(a,a)].
+  (*set (@nd_rule _ Rule (RVar Γ a past)) as q.*)
+    admit.
+  Defined.
     
       Lemma compmor a b c : [(a,b)],,[(b,c)] ~~{SystemFC_Cat_Flat past}~~> [(a,c)].
         admit.
     
       Lemma compmor a b c : [(a,b)],,[(b,c)] ~~{SystemFC_Cat_Flat past}~~> [(a,c)].
         admit.
@@ -125,3 +124,4 @@ Require Import HaskStrong.
 *)  
 
 
 *)  
 
 
+
index 2bc361f..407948b 100644 (file)
@@ -1,5 +1,8 @@
 (*********************************************************************************************************************************)
 (*********************************************************************************************************************************)
-(* NaturalDeduction: structurally explicit proofs in Coq                                                                         *)
+(* NaturalDeduction:                                                                                                             *)
+(*                                                                                                                               *)
+(*   Structurally explicit natural deduction proofs.                                                                             *)
+(*                                                                                                                               *)
 (*********************************************************************************************************************************)
 
 Generalizable All Variables.
 (*********************************************************************************************************************************)
 
 Generalizable All Variables.
index 23ddb56..ef3119f 100644 (file)
@@ -154,6 +154,10 @@ Section Judgments_Category.
     apply Build_Triangle; simpl; intros; apply ndr_structural_indistinguishable; auto.
     Defined.
 
     apply Build_Triangle; simpl; intros; apply ndr_structural_indistinguishable; auto.
     Defined.
 
+  Instance Judgments_Category_CartesianCat : CartesianCat Judgments_Category_monoidal.
+    admit.
+    Defined.
+
   (* Given some mapping "rep" that turns a (Tree ??T) intoto Judgment,
    * this asserts that we have sensible structural rules with respect
    * to that mapping.  Doing all of this "with respect to a mapping"
   (* Given some mapping "rep" that turns a (Tree ??T) intoto Judgment,
    * this asserts that we have sensible structural rules with respect
    * to that mapping.  Doing all of this "with respect to a mapping"
diff --git a/src/ProgrammingLanguage.v b/src/ProgrammingLanguage.v
new file mode 100644 (file)
index 0000000..073dfef
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,766 @@
+(*********************************************************************************************************************************)
+(* NaturalDeduction:                                                                                                             *)
+(*                                                                                                                               *)
+(*   Structurally explicit natural deduction proofs.                                                                             *)
+(*                                                                                                                               *)
+(*********************************************************************************************************************************)
+
+Generalizable All Variables.
+Require Import Preamble.
+Require Import General.
+Require Import Categories_ch1_3.
+Require Import Functors_ch1_4.
+Require Import Isomorphisms_ch1_5.
+Require Import ProductCategories_ch1_6_1.
+Require Import OppositeCategories_ch1_6_2.
+Require Import Enrichment_ch2_8.
+Require Import Subcategories_ch7_1.
+Require Import NaturalTransformations_ch7_4.
+Require Import NaturalIsomorphisms_ch7_5.
+Require Import MonoidalCategories_ch7_8.
+Require Import Coherence_ch7_8.
+Require Import Enrichment_ch2_8.
+Require Import RepresentableStructure_ch7_2.
+Require Import NaturalDeduction.
+
+
+(*
+ *  Everything in the rest of this section is just groundwork meant to
+ *  build up to the definition of the AcceptableLanguage class, which
+ *  appears at the end of the section.  References to "the instance"
+ *  mean instances of that class.  Think of this section as being one
+ *  big Class { ... } definition, except that we declare most of the
+ *  stuff outside the curly brackets in order to take advantage of
+ *  Coq's section mechanism.
+ *)   
+Section Acceptable_Language.
+
+  (* Formalized Definition 4.1.1, production $\tau$ *)
+  Context {T    : Type}.               (* types of the language *)
+
+  Inductive Sequent := sequent : Tree ??T -> Tree ??T -> Sequent.
+     Notation "cs |= ss" := (sequent cs ss) : al_scope.
+     (* Because of term irrelevance we need only store the *erased* (def
+      * 4.4) trees; for this reason there is no Coq type directly
+      * corresponding to productions $e$ and $x$ of 4.1.1, and TreeOT can
+      * be used for productions $\Gamma$ and $\Sigma$ *)
+
+  (* to do: sequent calculus equals natural deduction over sequents, theorem equals sequent with null antecedent, *)
+
+  Context {Rule : Tree ??Sequent -> Tree ??Sequent -> Type}.
+
+  Notation "H /⋯⋯/ C" := (ND Rule H C) : al_scope.
+
+  Open Scope pf_scope.
+  Open Scope nd_scope.
+  Open Scope al_scope.
+
+  (* Formalized Definition 4.1
+   *
+   * Note that from this abstract interface, the terms (expressions)
+   * in the proof are not accessible at all; they don't need to be --
+   * so long as we have access to the equivalence relation upon
+   * proof-conclusions.  Moreover, hiding the expressions actually
+   * makes the encoding in CiC work out easier for two reasons:
+   *
+   *  1. Because the denotation function is provided a proof rather
+   *     than a term, it is a total function (the denotation function is
+   *     often undefined for ill-typed terms).
+   *
+   *  2. We can define arr_composition of proofs without having to know how
+   *     to compose expressions.  The latter task is left up to the client
+   *     function which extracts an expression from a completed proof.
+   *  
+   * This also means that we don't need an explicit proof obligation for 4.1.2.
+   *)
+  Class AcceptableLanguage :=
+
+  (* Formalized Definition 4.1: denotational semantics equivalence relation on the conclusions of proofs *)
+  { al_eqv                   : @ND_Relation Sequent Rule
+                                     where "pf1 === pf2" := (@ndr_eqv _ _ al_eqv _ _ pf1 pf2)
+
+  (* Formalized Definition 4.1.3; note that t here is either $\top$ or a single type, not a Tree of types;
+   * we rely on "completeness of atomic initial segments" (http://en.wikipedia.org/wiki/Completeness_of_atomic_initial_sequents)
+   * to generate the rest *)
+  ; al_reflexive_seq         : forall t, Rule [] [t|=t]
+
+  (* these can all be absorbed into a separate "sequent calculus" presentation *)
+  ; al_ant_assoc     : forall {a b c d}, Rule [(a,,b),,c|=d]     [(a,,(b,,c))|=d]
+  ; al_ant_cossa     : forall {a b c d}, Rule [a,,(b,,c)|=d]     [((a,,b),,c)|=d]
+  ; al_ant_cancell   : forall {a b    }, Rule [  [],,a  |=b]     [        a  |=b]
+  ; al_ant_cancelr   : forall {a b    }, Rule [a,,[]    |=b]     [        a  |=b]
+  ; al_ant_llecnac   : forall {a b    }, Rule [      a  |=b]     [  [],,a    |=b]
+  ; al_ant_rlecnac   : forall {a b    }, Rule [      a  |=b]     [  a,,[]    |=b]
+  ; al_suc_assoc     : forall {a b c d}, Rule [d|=(a,,b),,c]     [d|=(a,,(b,,c))]
+  ; al_suc_cossa     : forall {a b c d}, Rule [d|=a,,(b,,c)]     [d|=((a,,b),,c)]
+  ; al_suc_cancell   : forall {a b    }, Rule [a|=[],,b    ]     [a|=      b    ]
+  ; al_suc_cancelr   : forall {a b    }, Rule [a|=b,,[]    ]     [a|=      b    ]
+  ; al_suc_llecnac   : forall {a b    }, Rule [a|=      b  ]     [a|=[],,b      ]
+  ; al_suc_rlecnac   : forall {a b    }, Rule [a|=      b  ]     [a|=b,,[]      ]
+
+  ; al_horiz_expand_left            : forall tau {Gamma Sigma}, Rule [        Gamma |=        Sigma ] [tau,,Gamma|=tau,,Sigma]
+  ; al_horiz_expand_right           : forall tau {Gamma Sigma}, Rule [        Gamma |=        Sigma ] [Gamma,,tau|=Sigma,,tau]
+
+  (* these are essentially one way of formalizing
+   * "completeness of atomic initial segments" (http://en.wikipedia.org/wiki/Completeness_of_atomic_initial_sequents) *)
+  ; al_horiz_expand_left_reflexive  : forall a b, [#al_reflexive_seq b#];;[#al_horiz_expand_left  a#]===[#al_reflexive_seq (a,,b)#]
+  ; al_horiz_expand_right_reflexive : forall a b, [#al_reflexive_seq a#];;[#al_horiz_expand_right b#]===[#al_reflexive_seq (a,,b)#]
+  ; al_horiz_expand_right_then_cancel : forall a,
+    ((([#al_reflexive_seq (a,, [])#] ;; [#al_ant_cancelr#]);; [#al_suc_cancelr#]) === [#al_reflexive_seq a#])
+
+  ; al_vert_expand_ant_left       : forall x `(pf:[a|=b]/⋯⋯/[c|=d]),  [x,,a   |=   b   ]/⋯⋯/[x,,c   |=   d   ]
+  ; al_vert_expand_ant_right      : forall x `(pf:[a|=b]/⋯⋯/[c|=d]),  [   a,,x|=   b   ]/⋯⋯/[   c,,x|=   d   ]
+  ; al_vert_expand_suc_left       : forall x `(pf:[a|=b]/⋯⋯/[c|=d]),  [   a   |=x,,b   ]/⋯⋯/[   c   |=x,,d   ]
+  ; al_vert_expand_suc_right      : forall x `(pf:[a|=b]/⋯⋯/[c|=d]),  [   a   |=   b,,x]/⋯⋯/[   c   |=   d,,x]
+  ; al_vert_expand_ant_l_respects : forall x a b c d (f g:[a|=b]/⋯⋯/[c|=d]),
+      f===g -> al_vert_expand_ant_left x f === al_vert_expand_ant_left  x g
+  ; al_vert_expand_ant_r_respects : forall x a b c d (f g:[a|=b]/⋯⋯/[c|=d]),
+    f===g -> al_vert_expand_ant_right  x f === al_vert_expand_ant_right x g
+  ; al_vert_expand_suc_l_respects : forall x a b c d (f g:[a|=b]/⋯⋯/[c|=d]),
+    f===g -> al_vert_expand_suc_left   x f === al_vert_expand_suc_left  x g
+  ; al_vert_expand_suc_r_respects : forall x a b c d (f g:[a|=b]/⋯⋯/[c|=d]),
+    f===g -> al_vert_expand_suc_right  x f === al_vert_expand_suc_right x g
+  ; al_vert_expand_ant_l_preserves_id : forall x a b, al_vert_expand_ant_left   x (nd_id [a|=b]) === nd_id [x,,a|=b]
+  ; al_vert_expand_ant_r_preserves_id : forall x a b, al_vert_expand_ant_right  x (nd_id [a|=b]) === nd_id [a,,x|=b]
+  ; al_vert_expand_suc_l_preserves_id : forall x a b, al_vert_expand_suc_left   x (nd_id [a|=b]) === nd_id [a|=x,,b]
+  ; al_vert_expand_suc_r_preserves_id : forall x a b, al_vert_expand_suc_right  x (nd_id [a|=b]) === nd_id [a|=b,,x]
+  ; al_vert_expand_ant_l_preserves_comp : forall x a b c d e f (h:[a|=b]/⋯⋯/[c|=d])(g:[c|=d]/⋯⋯/[e|=f]),
+    (al_vert_expand_ant_left x (h;;g)) === (al_vert_expand_ant_left x h);;(al_vert_expand_ant_left x g)
+  ; al_vert_expand_ant_r_preserves_comp : forall x a b c d e f (h:[a|=b]/⋯⋯/[c|=d])(g:[c|=d]/⋯⋯/[e|=f]),
+    (al_vert_expand_ant_right x (h;;g)) === (al_vert_expand_ant_right x h);;(al_vert_expand_ant_right x g)
+  ; al_vert_expand_suc_l_preserves_comp : forall x a b c d e f (h:[a|=b]/⋯⋯/[c|=d])(g:[c|=d]/⋯⋯/[e|=f]),
+    (al_vert_expand_suc_left x (h;;g)) === (al_vert_expand_suc_left x h);;(al_vert_expand_suc_left x g)
+  ; al_vert_expand_suc_r_preserves_comp : forall x a b c d e f (h:[a|=b]/⋯⋯/[c|=d])(g:[c|=d]/⋯⋯/[e|=f]),
+    (al_vert_expand_suc_right x (h;;g)) === (al_vert_expand_suc_right x h);;(al_vert_expand_suc_right x g)
+
+  ; al_subst                 : forall a b c,  [ a |= b ] ,, [ b |= c ] /⋯⋯/ [ a |= c ]
+  ; al_subst_associativity : forall {a b c d},
+      ((al_subst a b c) ** (nd_id1 (c|=d))) ;;
+      (al_subst a c d)
+      ===
+      nd_assoc ;;
+      ((nd_id1 (a|=b)) ** (al_subst b c d) ;;
+      (al_subst a b d))
+  ; al_subst_associativity' : forall {a b c d},
+      nd_cossa ;;
+      ((al_subst a b c) ** (nd_id1 (c|=d))) ;;
+      (al_subst a c d)
+      ===
+      ((nd_id1 (a|=b)) ** (al_subst b c d) ;;
+      (al_subst a b d))
+
+  ; al_subst_left_identity  : forall `(pf:h/⋯⋯/[t1|=t2]), nd_llecnac;;((    [#al_reflexive_seq t1#]**pf);; al_subst _ _ _) === pf
+  ; al_subst_right_identity : forall `(pf:h/⋯⋯/[t1|=t2]), nd_rlecnac;;((pf**[#al_reflexive_seq t2#]    );; al_subst _ _ _) === pf
+  ; al_subst_commutes_with_horiz_expand_left : forall a b c d,
+    [#al_horiz_expand_left d#] ** [#al_horiz_expand_left d#];; al_subst (d,, a) (d,, b) (d,, c)
+    === al_subst a b c;; [#al_horiz_expand_left d#]
+  ; al_subst_commutes_with_horiz_expand_right : forall a b c d,
+    [#al_horiz_expand_right d#] ** [#al_horiz_expand_right d#] ;; al_subst (a,, d) (b,, d) (c,, d)
+    === al_subst a b c;; [#al_horiz_expand_right d#]
+  ; al_subst_commutes_with_vertical_expansion : forall t0 t1 t2, forall (f:[[]|=t1]/⋯⋯/[[]|=t0])(g:[[]|=t0]/⋯⋯/[[]|=t2]),
+   (((nd_rlecnac;;
+      ((([#al_reflexive_seq (t1,, [])#];; al_vert_expand_ant_left t1 (al_vert_expand_suc_right [] f));;
+        (nd_rule al_ant_cancelr));; (nd_rule al_suc_cancelr)) ** nd_id0);;
+     (nd_id [t1 |= t0]) **
+     ((([#al_reflexive_seq (t0,, [])#];; al_vert_expand_ant_left t0 (al_vert_expand_suc_right [] g));;
+       (nd_rule al_ant_cancelr));; (nd_rule al_suc_cancelr)));; 
+    al_subst t1 t0 t2)
+   ===
+    ((([#al_reflexive_seq (t1,, [])#];;
+          (al_vert_expand_ant_left t1 (al_vert_expand_suc_right [] f);;
+           al_vert_expand_ant_left t1 (al_vert_expand_suc_right [] g)));; 
+         (nd_rule al_ant_cancelr));; (nd_rule al_suc_cancelr))
+  }.
+
+  Notation "pf1 === pf2" := (@ndr_eqv _ _ al_eqv _ _ pf1 pf2) : temporary_scope3.
+  Open Scope temporary_scope3.
+
+  Lemma al_subst_respects :
+    forall {AL:AcceptableLanguage}{a b c},
+      forall
+      (f  : [] /⋯⋯/ [a |= b])
+      (f' : [] /⋯⋯/ [a |= b])
+      (g  : [] /⋯⋯/ [b |= c])
+      (g' : [] /⋯⋯/ [b |= c]),
+      (f === f') ->
+      (g === g') ->
+      (f ** g;; al_subst _ _ _) === (f' ** g';; al_subst _ _ _).
+    intros.
+    setoid_rewrite H.
+    setoid_rewrite H0.
+    reflexivity.
+    Defined.
+
+  (* a contextually closed language *)
+  (*
+  Class ContextuallyClosedAcceptableLanguage :=
+  { ccal_al                          :  AcceptableLanguage
+  ; ccal_contextual_closure_operator :  Tree ??T -> Tree ??T -> Tree ??T
+  where "a -~- b" := (ccal_contextual_closure_operator a b)
+  ; ccal_contextual_closure          :  forall {a b c d}(f:[a|=b]/⋯⋯/[c|=d]),     [[]|=a-~-b]/⋯⋯/[[]|=c-~-d]
+  ; ccal_contextual_closure_respects :  forall {a b c d}(f f':[a|=b]/⋯⋯/[c|=d]),
+                                                  f===f' -> (ccal_contextual_closure f)===(ccal_contextual_closure f')
+  ; ccal_contextual_closure_preserves_comp :  forall {a b c d e f}(f':[a|=b]/⋯⋯/[c|=d])(g':[c|=d]/⋯⋯/[e|=f]),
+             (ccal_contextual_closure f');;(ccal_contextual_closure g') === (ccal_contextual_closure (f';;g'))
+  ; ccal_contextual_closure_preserves_id :  forall {a b}, ccal_contextual_closure (nd_id [a|=b]) === nd_id [[]|=a-~-b]
+  }.
+  Coercion ccal_al : ContextuallyClosedAcceptableLanguage >-> AcceptableLanguage.
+  *)
+
+  (* languages with unrestricted substructural rules (like that of Section 5) additionally implement this class *)
+  Class AcceptableLanguageWithUnrestrictedSubstructuralRules :=
+  { alwusr_al :> AcceptableLanguage
+  ; al_contr  : forall a b,     Rule [a,,a |= b ]  [    a |= b]
+  ; al_exch   : forall a b c,   Rule [a,,b |= c ]  [(b,,a)|= c]
+  ; al_weak   : forall a b,     Rule [[] |= b ]  [    a |= b]
+  }.
+  Coercion alwusr_al : AcceptableLanguageWithUnrestrictedSubstructuralRules >-> AcceptableLanguage.
+
+  (* languages with a fixpoint operator *)
+  Class AcceptableLanguageWithFixpointOperator `(al:AcceptableLanguage) :=
+  { alwfpo_al := al
+  ; al_fix    : forall a b x,   Rule [a,,x |= b,,x]  [a |= b]
+  }.
+  Coercion alwfpo_al : AcceptableLanguageWithFixpointOperator >-> AcceptableLanguage.
+
+  Close Scope temporary_scope3.
+  Close Scope al_scope.
+  Close Scope nd_scope.
+  Close Scope pf_scope.
+
+End Acceptable_Language.
+
+Implicit Arguments ND [ Judgment ].
+
+Open Scope nd_scope.
+  Add Parametric Morphism {T Rule AL a b c d e} : (@al_vert_expand_suc_right T Rule AL a b c d e)
+  with signature ((ndr_eqv(ND_Relation:=al_eqv)) ==> (ndr_eqv(ND_Relation:=al_eqv)))
+    as parametric_morphism_al_vert_expand_suc_right.
+    intros; apply al_vert_expand_suc_r_respects; auto.
+    Defined.
+  Add Parametric Morphism {T Rule AL a b c d e} : (@al_vert_expand_suc_left T Rule AL a b c d e)
+  with signature ((ndr_eqv(ND_Relation:=al_eqv)) ==> (ndr_eqv(ND_Relation:=al_eqv)))
+    as parametric_morphism_al_vert_expand_suc_left.
+    intros; apply al_vert_expand_suc_l_respects; auto.
+    Defined.
+  Add Parametric Morphism {T Rule AL a b c d e} : (@al_vert_expand_ant_right T Rule AL a b c d e)
+  with signature ((ndr_eqv(ND_Relation:=al_eqv)) ==> (ndr_eqv(ND_Relation:=al_eqv)))
+    as parametric_morphism_al_vert_expand_ant_right.
+    intros; apply al_vert_expand_ant_r_respects; auto.
+    Defined.
+  Add Parametric Morphism {T Rule AL a b c d e} : (@al_vert_expand_ant_left T Rule AL a b c d e)
+  with signature ((ndr_eqv(ND_Relation:=al_eqv)) ==> (ndr_eqv(ND_Relation:=al_eqv)))
+    as parametric_morphism_al_vert_expand_ant_left.
+    intros; apply al_vert_expand_ant_l_respects; auto.
+    Defined.
+Close Scope nd_scope.
+
+Notation "cs |= ss" := (@sequent _ cs ss) : al_scope.
+(*
+Definition mapSequent {T R:Type}(f:Tree ??T -> Tree ??R)(seq:@Sequent T) : @Sequent R :=
+  match seq with sequentpair a b => pair (f a) (f b) end.
+Implicit Arguments Sequent [ ].
+*)
+
+
+(* proofs which are generic and apply to any acceptable langauge (most of section 4) *)
+Section Acceptable_Language_Facts.
+
+  (* the ambient language about which we are proving facts *)
+  Context `(Lang : @AcceptableLanguage T Rule).
+
+  (* just for this section *)
+  Open Scope nd_scope.
+  Open Scope al_scope.
+  Open Scope pf_scope.
+  Notation "H /⋯⋯/ C" := (@ND Sequent Rule H C)     : temporary_scope4.
+  Notation "a === b"  := (@ndr_eqv _ _ al_eqv _ _ a b)                   : temporary_scope4.
+  Open Scope temporary_scope4.
+
+  Definition lang_al_eqv := al_eqv(AcceptableLanguage:=Lang).
+  Existing Instance lang_al_eqv.
+
+  Ltac distribute :=
+    match goal with
+     [ |- ?G ] =>
+      match G with
+        context ct [(?A ** ?B) ;; (?C ** ?D)] => 
+           setoid_rewrite <- (ndr_prod_preserves_comp A B C D)
+      end
+      end.
+
+  Ltac sequentialize_product A B :=
+    match goal with
+     [ |- ?G ] =>
+      match G with
+      | context ct [(A ** B)] =>
+          setoid_replace (A ** B)
+        with ((A ** (nd_id _)) ;; ((nd_id _) ** B))
+        (*with ((A ** (nd_id _)) ;; ((nd_id _) ** B))*)
+    end end.
+  Ltac sequentialize_product' A B :=
+    match goal with
+     [ |- ?G ] =>
+      match G with
+      | context ct [(A ** B)] =>
+          setoid_replace (A ** B)
+        with (((nd_id _) ** B) ;; (A ** (nd_id _)))
+        (*with ((A ** (nd_id _)) ;; ((nd_id _) ** B))*)
+    end end.
+  Ltac distribute' :=
+    match goal with
+     [ |- ?G ] =>
+      match G with
+        context ct [(?A ;; ?B) ** (?C ;; ?D)] => 
+           setoid_rewrite (ndr_prod_preserves_comp A B C D)
+      end
+      end.
+  Ltac distribute_left_product_with_id :=
+    match goal with
+     [ |- ?G ] =>
+      match G with
+        context ct [(nd_id ?A) ** (?C ;; ?D)] => 
+           setoid_replace ((nd_id A) ** (C ;; D)) with ((nd_id A ;; nd_id A) ** (C ;; D));
+        [ setoid_rewrite (ndr_prod_preserves_comp (nd_id A) C (nd_id A) D) | idtac ]
+      end
+      end.
+  Ltac distribute_right_product_with_id :=
+    match goal with
+     [ |- ?G ] =>
+      match G with
+        context ct [(?C ;; ?D) ** (nd_id ?A)] => 
+           setoid_replace ((C ;; D) ** (nd_id A)) with ((C ;; D) ** (nd_id A ;; nd_id A));
+        [ setoid_rewrite (ndr_prod_preserves_comp C (nd_id A) D (nd_id A)) | idtac ]
+      end
+      end.
+
+  (* another phrasing of al_subst_associativity; obligations tend to show up in this form *)
+  Lemma al_subst_associativity'' : 
+    forall (a b : T) (f : [] /⋯⋯/ [[a] |= [b]]) (c : T) (g : [] /⋯⋯/ [[b] |= [c]]) 
+    (d : T) (h : [] /⋯⋯/ [[c] |= [d]]),
+    nd_llecnac;; ((nd_llecnac;; (f ** g;; al_subst [a] [b] [c])) ** h;; al_subst [a] [c] [d]) ===
+    nd_llecnac;; (f ** (nd_llecnac;; (g ** h;; al_subst [b] [c] [d]));; al_subst [a] [b] [d]).
+    intros.
+      sequentialize_product' (nd_llecnac;; (f ** g;; al_subst [a] [b] [c])) h.
+      repeat setoid_rewrite <- ndr_comp_associativity.
+      distribute_right_product_with_id.
+      repeat setoid_rewrite ndr_comp_associativity.
+      set (@al_subst_associativity) as q. setoid_rewrite q. clear q.
+      apply ndr_comp_respects; try reflexivity.
+      repeat setoid_rewrite <- ndr_comp_associativity.
+      apply ndr_comp_respects; try reflexivity.
+      sequentialize_product f ((nd_llecnac;; g ** h);; al_subst [b] [c] [d]).
+      distribute_left_product_with_id.
+      repeat setoid_rewrite <- ndr_comp_associativity.
+      apply ndr_comp_respects; try reflexivity.
+      setoid_rewrite <- ndr_prod_preserves_comp.
+      repeat setoid_rewrite ndr_comp_left_identity.
+      repeat setoid_rewrite ndr_comp_right_identity.
+    admit.
+    admit.
+    admit.
+    admit.
+    admit.
+    Qed.
+
+  (* Formalized Definition 4.6 *)
+  Section Types1.
+    Instance Types1 : Category T (fun t1 t2 => [ ] /⋯⋯/ [ [t1] |= [t2] ]) :=
+    { eqv  := fun ta tb pf1 pf2                                            => pf1 === pf2
+    ; id   := fun t                                                        => [#al_reflexive_seq [t]#]
+    ; comp := fun {ta tb tc:T}(pf1:[]/⋯⋯/[[ta]|=[tb]])(pf2:[]/⋯⋯/[[tb]|=[tc]]) => nd_llecnac ;; ((pf1 ** pf2) ;; (al_subst _ _ _))
+    }.
+    intros; apply Build_Equivalence;
+      [ unfold Reflexive; intros; reflexivity
+      | unfold Symmetric; intros; symmetry; auto
+      | unfold Transitive; intros; transitivity y; auto ].
+    unfold Proper; unfold respectful; intros; simpl.
+      apply ndr_comp_respects. reflexivity.
+      apply al_subst_respects; auto.
+    intros; simpl. apply al_subst_left_identity.
+    intros; simpl.
+      assert (@nd_llecnac _ Rule [] === @nd_rlecnac _ _ []).
+      apply ndr_structural_indistinguishable; auto.
+      setoid_rewrite H.
+      apply al_subst_right_identity.
+    intros; apply al_subst_associativity''.
+    Defined.
+  End Types1.
+
+  (* Formalized Definition 4.10 *)
+  Instance Judgments : Category (Tree ??Sequent) (fun h c => h /⋯⋯/ c) :=
+  { id   := fun h          => nd_id _
+  ; comp := fun a b c f g  => f ;; g
+  ; eqv  := fun a b f g    => f===g
+  }.
+  intros; apply Build_Equivalence;
+    [ unfold Reflexive; intros; reflexivity
+    | unfold Symmetric; intros; symmetry; auto
+    | unfold Transitive; intros; transitivity y; auto ].
+  unfold Proper; unfold respectful; intros; simpl; apply ndr_comp_respects; auto.
+  intros; apply ndr_comp_left_identity.
+  intros; apply ndr_comp_right_identity.
+  intros; apply ndr_comp_associativity.
+  Defined.
+
+  (* a "primitive" proof has exactly one hypothesis and one conclusion *)
+  Inductive IsPrimitive : forall (h_:Tree ??(@Sequent T)), Type :=
+    isPrimitive : forall h, IsPrimitive [h].
+  Hint Constructors IsPrimitive.
+  Instance IsPrimitiveSubCategory : SubCategory Judgments IsPrimitive (fun _ _ _ _ _ => True).
+    apply Build_SubCategory; intros; auto.
+    Defined.
+
+  (* The primitive judgments form a subcategory; nearly all of the
+   * functors we build that go into Judgments will factor through the
+   * inclusion functor for this subcategory.  Explicitly constructing
+   * it makes the formalization easier, but distracts from what's
+   * actually going on (from an expository perspective) *)
+  Definition PrimitiveJudgments := SubCategoriesAreCategories Judgments IsPrimitiveSubCategory.
+  Definition PrimitiveInclusion := InclusionFunctor           Judgments IsPrimitiveSubCategory.
+
+  Section Types0.
+    Inductive IsNil    : Tree ??(@Sequent T) -> Prop := isnil    : IsNil [].
+    Inductive IsClosed : Tree ??(@Sequent T) -> Prop := isclosed:forall t, IsClosed [[]|=[t]].
+    Inductive IsIdentity : forall h c,  (h /⋯⋯/ c) -> Prop :=
+      | isidentity0 : forall t,         IsIdentity t t (nd_id t)
+      | isidentity1 : forall t pf1 pf2, IsIdentity t t pf1 -> IsIdentity t t pf2 -> IsIdentity t t (pf1 ;; pf2).
+    Inductive IsInTypes0  (h c:Tree ??Sequent)(pf:h /⋯⋯/ c) : Prop :=
+      | iit0_id0   : IsNil h    -> IsNil    c -> IsIdentity _ _ pf -> IsInTypes0 _ _ pf
+      | iit0_id1   : @IsClosed  h -> @IsClosed   c -> IsIdentity _ _ pf -> IsInTypes0 _ _ pf
+      | iit0_term  : IsNil h    -> @IsClosed c ->                      IsInTypes0 _ _ pf.
+     Instance Types0P : SubCategory Judgments
+        (fun x:Judgments => IsInTypes0 _ _ (id(Category:=Judgments) x))
+        (fun h c _ _ f => IsInTypes0 h c f).
+     intros.
+       apply Build_SubCategory; intros; simpl.
+        auto.
+        inversion H0.
+          inversion H1; subst.
+          inversion H2; subst.
+          inversion H; subst. inversion H4; subst.
+          apply iit0_id0; auto. apply isidentity1; auto.
+          inversion H5.
+          inversion H5.
+          inversion H1; subst.
+          inversion H2; subst.
+          inversion H3; subst. clear H8. clear H7.
+            inversion H; subst. inversion H5.
+            inversion H4; subst.
+            inversion H6; subst.
+            apply iit0_id1; auto. apply isidentity1; auto.
+            clear H10. clear H8.
+            apply iit0_id1; auto. apply isidentity1; auto.
+            inversion H4; subst. inversion H; subst.
+            inversion H8.
+            inversion H6.
+            apply iit0_term; auto.
+        clear H7; subst.
+          inversion H; subst.
+          inversion H4; subst.
+          apply iit0_term; auto.
+          inversion H4; subst.
+            inversion H7; subst. clear H14.
+            apply iit0_id1; auto. apply isidentity1; auto.
+            clear H13.
+            apply iit0_id1; auto. apply isidentity1; auto.
+            inversion H4; subst.
+            inversion H; subst.
+            inversion H10.
+            inversion H7.
+            apply iit0_term; auto.
+        inversion H1; subst.
+        inversion H; subst.
+          inversion H3; subst. apply iit0_term; auto.
+          inversion H4.
+          inversion H4.
+       Qed.
+    
+    (* Formalized Definition 4.8 *)
+    Definition Types0 := SubCategoriesAreCategories Judgments Types0P.
+  End Types0.
+
+  (* Formalized Definition 4.11 *)
+  Instance Judgments_binoidal : BinoidalCat Judgments (fun a b:Tree ??Sequent => a,,b) :=
+  { bin_first  := fun x => @Build_Functor _ _ Judgments _ _ Judgments (fun a => a,,x)   (fun a b (f:a/⋯⋯/b) => f**(nd_id x)) _ _ _
+  ; bin_second := fun x => @Build_Functor _ _ Judgments _ _ Judgments (fun a => x,,a)   (fun a b (f:a/⋯⋯/b) => (nd_id x)**f) _ _ _
+  }.
+    intros. simpl. simpl in H. setoid_rewrite H. reflexivity.
+    intros. simpl. reflexivity.
+    intros. simpl. setoid_rewrite <- ndr_prod_preserves_comp. setoid_rewrite ndr_comp_left_identity. reflexivity.
+    intros. simpl. simpl in H. setoid_rewrite H. reflexivity.
+    intros. simpl. reflexivity.
+    intros. simpl. setoid_rewrite <- ndr_prod_preserves_comp. setoid_rewrite ndr_comp_left_identity. reflexivity.
+    Defined.
+
+  Definition jud_assoc_iso (a b c:Judgments) : @Isomorphic _ _ Judgments ((a,,b),,c) (a,,(b,,c)).
+    apply (@Build_Isomorphic _ _ Judgments _ _ nd_assoc nd_cossa); simpl; auto.
+    Defined.
+  Definition jud_cancelr_iso (a:Judgments) : @Isomorphic _ _ Judgments (a,,[]) a.
+    apply (@Build_Isomorphic _ _ Judgments _ _ nd_cancelr nd_rlecnac); simpl; auto.
+    Defined.
+  Definition jud_cancell_iso (a:Judgments) : @Isomorphic _ _ Judgments ([],,a) a.
+    apply (@Build_Isomorphic _ _ Judgments _ _ nd_cancell nd_llecnac); simpl; auto.
+    Defined.
+
+  (* just for this section *)
+  Notation "a ⊗ b"  := (@bin_obj    _ _ Judgments _ Judgments_binoidal a b).
+  Notation "c ⋊ -"  := (@bin_second _ _ Judgments _ Judgments_binoidal c).
+  Notation "- ⋉ c"  := (@bin_first  _ _ Judgments _ Judgments_binoidal c).
+  Notation "c ⋊ f"  := ((c ⋊ -) \ f).
+  Notation "g ⋉ c"  := ((- ⋉ c) \ g).
+
+  Hint Extern 1 => apply (@nd_structural_id0 _ Rule).
+  Hint Extern 1 => apply (@nd_structural_id1 _ Rule).
+  Hint Extern 1 => apply (@nd_structural_weak _ Rule).
+  Hint Extern 1 => apply (@nd_structural_copy _ Rule).
+  Hint Extern 1 => apply (@nd_structural_prod _ Rule).
+  Hint Extern 1 => apply (@nd_structural_comp _ Rule).
+  Hint Extern 1 => apply (@nd_structural_cancell _ Rule).
+  Hint Extern 1 => apply (@nd_structural_cancelr _ Rule).
+  Hint Extern 1 => apply (@nd_structural_llecnac _ Rule).
+  Hint Extern 1 => apply (@nd_structural_rlecnac _ Rule).
+  Hint Extern 1 => apply (@nd_structural_assoc _ Rule).
+  Hint Extern 1 => apply (@nd_structural_cossa _ Rule).
+  Hint Extern 2 => apply (@ndr_structural_indistinguishable _ Rule).
+
+  Program Instance Judgments_premonoidal  : PreMonoidalCat Judgments_binoidal [ ] :=
+  { pmon_assoc     := fun a b => @Build_NaturalIsomorphism _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ (fun x => (jud_assoc_iso a x b))   _
+  ; pmon_cancell   :=            @Build_NaturalIsomorphism _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ (fun x => (jud_cancell_iso x))     _
+  ; pmon_cancelr   :=            @Build_NaturalIsomorphism _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ (fun x => (jud_cancelr_iso x))     _
+  ; pmon_assoc_rr  := fun a b => @Build_NaturalIsomorphism _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ (fun x => (jud_assoc_iso x a b)⁻¹) _
+  ; pmon_assoc_ll  := fun a b => @Build_NaturalIsomorphism _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ (fun x => jud_assoc_iso a b x)     _
+  }.
+  Next Obligation.
+    setoid_rewrite (ndr_prod_associativity (nd_id a) f (nd_id b)).
+    repeat setoid_rewrite ndr_comp_associativity.
+    apply ndr_comp_respects; try reflexivity.
+    symmetry.
+    eapply transitivity; [ idtac | apply ndr_comp_right_identity ].
+    apply ndr_comp_respects; try reflexivity; simpl; auto.
+    Defined.
+  Next Obligation.
+    setoid_rewrite (ndr_prod_right_identity f).
+    repeat setoid_rewrite ndr_comp_associativity.
+    apply ndr_comp_respects; try reflexivity.
+    symmetry.
+    eapply transitivity; [ idtac | apply ndr_comp_right_identity ].
+    apply ndr_comp_respects; try reflexivity; simpl; auto.
+    Defined.
+  Next Obligation.
+    setoid_rewrite (ndr_prod_left_identity f).
+    repeat setoid_rewrite ndr_comp_associativity.
+    apply ndr_comp_respects; try reflexivity.
+    symmetry.
+    eapply transitivity; [ idtac | apply ndr_comp_right_identity ].
+    apply ndr_comp_respects; try reflexivity; simpl; auto.
+    Defined.
+  Next Obligation.
+    apply Build_Pentagon; intros.
+    simpl; apply ndr_structural_indistinguishable; auto.
+    Defined.
+  Next Obligation.
+    apply Build_Triangle; intros;
+    simpl; apply ndr_structural_indistinguishable; auto.
+    Defined.
+  Next Obligation.
+    setoid_rewrite (ndr_prod_associativity f (nd_id a) (nd_id b)).
+    repeat setoid_rewrite <- ndr_comp_associativity.
+    apply ndr_comp_respects; try reflexivity.
+    eapply transitivity; [ idtac | apply ndr_comp_left_identity ].
+    apply ndr_comp_respects; try reflexivity; simpl; auto.
+    Defined.
+  Next Obligation.
+    setoid_rewrite (ndr_prod_associativity (nd_id a) (nd_id b) f).
+    repeat setoid_rewrite ndr_comp_associativity.
+    apply ndr_comp_respects; try reflexivity.
+    symmetry.
+    eapply transitivity; [ idtac | apply ndr_comp_right_identity ].
+    apply ndr_comp_respects; try reflexivity; simpl; auto.
+    Defined.
+    Check (@Judgments_premonoidal).  (* to force Coq to verify that we've finished all the obligations *)
+
+  Definition Judgments_monoidal_endofunctor_fobj : Judgments ×× Judgments -> Judgments :=
+    (fun xy =>
+     match xy with
+     | pair_obj x y => T_Branch x y
+     end).
+  Definition Judgments_monoidal_endofunctor_fmor :
+           forall a b, (a~~{Judgments ×× Judgments}~~>b) ->
+           ((Judgments_monoidal_endofunctor_fobj a)~~{Judgments}~~>(Judgments_monoidal_endofunctor_fobj b)).
+     intros.
+     destruct a.
+     destruct b.
+     destruct X.
+     exact (h**h0).
+     Defined.
+  Definition Judgments_monoidal_endofunctor : Functor (Judgments ×× Judgments) Judgments Judgments_monoidal_endofunctor_fobj.
+    refine {| fmor := Judgments_monoidal_endofunctor_fmor |}; intros; simpl.
+    abstract (destruct a; destruct b; destruct f; destruct f'; auto; destruct H; apply ndr_prod_respects; auto).
+    abstract (destruct a; simpl; reflexivity).
+    abstract (destruct a; destruct b; destruct c; destruct f; destruct g; symmetry; apply ndr_prod_preserves_comp).
+    Defined.
+
+  Instance Judgments_monoidal  : MonoidalCat _ _ Judgments_monoidal_endofunctor [ ].
+    admit.
+    Defined.
+
+  (* all morphisms in the category of Judgments are central; there's probably a very short route from here to CartesianCat *)
+  Lemma all_central : forall a b:Judgments, forall (f:a~>b), CentralMorphism f.
+    intros; apply Build_CentralMorphism; intros.
+    simpl.
+      setoid_rewrite <- (ndr_prod_preserves_comp f (nd_id _) (nd_id _) g).
+      setoid_rewrite <- (ndr_prod_preserves_comp (nd_id _) g f (nd_id _)).
+      setoid_rewrite ndr_comp_left_identity.
+      setoid_rewrite ndr_comp_right_identity.
+      reflexivity.
+    simpl.
+      setoid_rewrite <- (ndr_prod_preserves_comp g (nd_id _) (nd_id _) f).
+      setoid_rewrite <- (ndr_prod_preserves_comp (nd_id _) f g (nd_id _)).
+      setoid_rewrite ndr_comp_left_identity.
+      setoid_rewrite ndr_comp_right_identity.
+      reflexivity.
+    Defined.
+
+  (*
+  Instance NoHigherOrderFunctionTypes : SubCategory Judgments
+  Instance            NoFunctionTypes : SubCategory Judgments
+  Lemma first_order_functions_eliminable : IsomorphicCategories NoHigherOrderFunctionTypes NoFunctionTypes
+  *)
+
+  (* Formalized Theorem 4.19 *)
+  Instance Types_omega_e : ECategory Judgments_monoidal (Tree ??T) (fun tt1 tt2 => [ tt1 |= tt2 ]) :=
+  { eid             := fun tt      => [#al_reflexive_seq tt#]
+  ; ecomp           := fun a b c   => al_subst a b c
+  }.
+    admit.
+    admit.
+    admit.
+    admit.
+    admit.
+    Defined.
+
+  Definition Types_omega_monoidal_functor
+    : Functor (Types_omega_e ×× Types_omega_e) Types_omega_e (fun a => match a with pair_obj a1 a2 => a1,,a2 end).
+    admit.
+    Defined.
+
+  Instance Types_omega_monoidal : MonoidalCat Types_omega_e _ Types_omega_monoidal_functor [].
+    admit.
+    Defined.
+
+  Definition AL_Enrichment : Enrichment.
+    refine {| enr_c   := Types_omega_e |}.
+    Defined.
+
+  Definition AL_SurjectiveEnrichment : SurjectiveEnrichment.
+    refine {| se_enr  := AL_Enrichment |}.
+    unfold treeDecomposition.
+    intros; induction d; simpl.
+    destruct a.
+    destruct s.
+    exists [pair t t0]; auto.
+    exists []; auto.
+    destruct IHd1.
+    destruct IHd2.
+    exists (x,,x0); subst; auto.
+    Defined.
+
+  Definition AL_MonoidalEnrichment : MonoidalEnrichment.
+    refine {| me_enr := AL_SurjectiveEnrichment ; me_mon := Types_omega_monoidal |}.
+    admit.
+    Defined.
+
+  Definition AL_MonicMonoidalEnrichment : MonicMonoidalEnrichment.
+    refine {| ffme_enr := AL_MonoidalEnrichment |}.
+    admit.
+    admit.
+    admit.
+    Defined.
+
+  (*
+  Instance Types_omega_be : BinoidalECategory Types_omega_e :=
+  { bec_obj     := fun tt1 tt2 => tt1,,tt2
+  ; bec_efirst  := fun a b c   => nd_rule (@al_horiz_expand_right _ _ Lang _ _ _)
+  ; bec_esecond := fun a b c   => nd_rule (@al_horiz_expand_left  _ _ Lang _ _ _)
+  }.
+    intros; apply all_central.
+    intros; apply all_central.
+    intros. unfold eid. simpl.
+      setoid_rewrite <- al_horiz_expand_right_reflexive.
+      reflexivity.
+    intros. unfold eid. simpl.
+      setoid_rewrite <- al_horiz_expand_left_reflexive.
+      reflexivity.
+    intros. simpl.
+      set (@al_subst_commutes_with_horiz_expand_right _ _ _ a b c d) as q.
+      setoid_rewrite <- q. clear q.
+      apply ndr_comp_respects; try reflexivity.
+      distribute.
+      apply ndr_prod_respects.
+      eapply transitivity; [ idtac | apply ndr_comp_right_identity ].
+      apply ndr_comp_respects; reflexivity.
+      eapply transitivity; [ idtac | apply ndr_comp_left_identity ].
+      apply ndr_comp_respects; reflexivity.
+    intros. simpl.
+      set (@al_subst_commutes_with_horiz_expand_left _ _ _ a b c d) as q.
+      setoid_rewrite <- q. clear q.
+      apply ndr_comp_respects; try reflexivity.
+      distribute.
+      apply ndr_prod_respects.
+      eapply transitivity; [ idtac | apply ndr_comp_right_identity ].
+      apply ndr_comp_respects; reflexivity.
+      eapply transitivity; [ idtac | apply ndr_comp_left_identity ].
+      apply ndr_comp_respects; reflexivity.
+      Defined.
+  *)
+
+  Definition Types_omega : Category _ (fun tt1 tt2 => [ ]/⋯⋯/[ tt1 |= tt2 ]) := Underlying Types_omega_e.
+  Existing Instance Types_omega.
+
+  (*
+  Definition Types_omega_binoidal : BinoidalCat Types_omega (fun tt1 tt2 => tt1,,tt2) := Underlying_binoidal Types_omega_be.
+  Existing Instance Types_omega_binoidal.
+  *)
+
+  (* takes an "operation in the context" (proof from [b|=Top]/⋯⋯/[a|=Top]) and turns it into a function a-->b; note the variance *)
+  Definition context_operation_as_function
+    : forall {a}{b} (f:[b|=[]]~~{Judgments}~~>[a|=[]]), []~~{Judgments}~~>[a|=b].
+    intros.
+    apply (@al_vert_expand_suc_right _ _ _ b _ _) in f.
+    simpl in f.
+    apply (@al_vert_expand_ant_left  _ _ _ [] _ _) in f.
+    simpl in f.
+    set ([#al_reflexive_seq _#] ;; f ;; [#al_ant_cancell#] ;; [#al_suc_cancell#]) as f'.
+    exact f'.
+    Defined.
+
+  (* takes an "operation in the context" (proof from [Top|=a]/⋯⋯/[Top|=b]) and turns it into a function a-->b; note the variance *)
+  Definition cocontext_operation_as_function
+    : forall {a}{b} (f:[[]|=a]~~{Judgments}~~>[[]|=b]), []~~{Judgments}~~>[a|=b].
+    intros. unfold hom. unfold hom in f.
+    apply al_vert_expand_ant_right with (x:=a) in f.
+    simpl in f.
+    apply al_vert_expand_suc_left with (x:=[]) in f.
+    simpl in f.
+    set ([#al_reflexive_seq _#] ;; f ;; [#al_ant_cancell#] ;; [#al_suc_cancell#]) as f'.
+    exact f'.
+    Defined.
+
+
+  Definition function_as_context_operation
+    : forall {a}{b}{c} (f:[]~~{Judgments}~~>[a|=b]), [b|=c]~~{Judgments}~~>[a|=c]
+    := fun a b c f => RepresentableFunctorºᑭ Types_omega_e c \ f.
+  Definition function_as_cocontext_operation
+    : forall {a}{b}{c} (f:[]/⋯⋯/[a|=b]), [c|=a]~~{Judgments}~~>[c|=b]
+    := fun a b c f => RepresentableFunctor Types_omega_e c \ f.
+
+  Close Scope temporary_scope4.
+  Close Scope al_scope.
+  Close Scope nd_scope.
+  Close Scope pf_scope.
+  Close Scope isomorphism_scope.
+End Acceptable_Language_Facts.
+
+Coercion AL_SurjectiveEnrichment    : AcceptableLanguage >-> SurjectiveEnrichment.
+Coercion AL_MonicMonoidalEnrichment : AcceptableLanguage >-> MonicMonoidalEnrichment.
index 5b4c5ef..a81c895 100644 (file)
@@ -23,8 +23,8 @@ Require Import Enrichment_ch2_8.
 Require Import RepresentableStructure_ch7_2.
 Require Import Reification.
 Require Import GeneralizedArrow.
 Require Import RepresentableStructure_ch7_2.
 Require Import Reification.
 Require Import GeneralizedArrow.
-Require Import GArrowFromReification.
-Require Import ReificationFromGArrow.
+Require Import GeneralizedArrowFromReification.
+Require Import ReificationFromGeneralizedArrow.
 Require Import ReificationCategory.
 Require Import GeneralizedArrowCategory.
 
 Require Import ReificationCategory.
 Require Import GeneralizedArrowCategory.