Quellcodebibliothek Statistik Leitseite products/Sources/formale Sprachen/VDM/VDMPP/CMConcPP/   (Wiener Entwicklungsmethode ©)  Datei vom 13.4.2020 mit Größe 2 kB image not shown  

Quelle  metis_tactic.ML   Sprache: SML

 
(*  Title:      HOL/Tools/Metis/metis_tactic.ML
    Author:     Kong W. Susanto, Cambridge University Computer Laboratory
    Author:     Lawrence C. Paulson, Cambridge University Computer Laboratory
    Author:     Jasmin Blanchette, TU Muenchen
    Copyright   Cambridge University 2007

HOL setup for the Metis prover.
*)


signature METIS_TACTIC =
sig
  type inst

  val trace : bool Config.T
  val verbose : bool Config.T
  val instantiate : bool Config.T
  val instantiate_undefined : bool Config.T
  val new_skolem : bool Config.T
  val advisory_simp : bool Config.T
  val pretty_name_inst : Proof.context -> string * inst -> Pretty.T
  val string_of_name_inst : Proof.context -> string * inst -> string
  val metis_tac : string list -> string -> Proof.context -> thm list -> int -> tactic
  val metis_method : (string list option * string option) * thm list -> Proof.context -> thm list ->
    tactic
  val metis_infer_thm_insts : (string list option * string option) * thm list -> Proof.context ->
    thm list -> int -> thm -> (thm * inst) list option
  val metis_lam_transs : string list
  val parse_metis_options : (string list option * string option) parser
end

structure Metis_Tactic : METIS_TACTIC =
struct

open ATP_Problem_Generate
open ATP_Proof_Reconstruct
open Metis_Generate
open Metis_Reconstruct
open Metis_Instantiations

val new_skolem = Attrib.setup_config_bool \<^binding>\<open>metis_new_skolem\<close> (K false)
val advisory_simp = Attrib.setup_config_bool \<^binding>\<open>metis_advisory_simp\<close> (K true)

(*Determining which axiom clauses are actually used*)
fun used_axioms axioms (th, Metis_Proof.Axiom _) = SOME (lookth axioms th)
  | used_axioms _ _ = NONE

(* Lightweight predicate type information comes in two flavors, "t = t'" and
   "t => t'", where "t" and "t'" are the same term modulo type tags.
   In Isabelle, type tags are stripped away, so we are left with "t = t" or
   "t => t". Type tag idempotence is also handled this way. *)

fun reflexive_or_trivial_of_metis ctxt type_enc sym_tab concealed mth =
  (case hol_clause_of_metis ctxt type_enc sym_tab concealed mth of
    \<^Const_>\<open>HOL.eq _ for _ t\<close> =>
      let
        val ct = Thm.cterm_of ctxt t
        val cT = Thm.ctyp_of_cterm ct
      in refl |> Thm.instantiate' [SOME cT] [SOME ct] end
  | \<^Const_>\<open>disj for t1 t2\<close> =>
      (if can HOLogic.dest_not t1 then t2 else t1)
      |> HOLogic.mk_Trueprop |> Thm.cterm_of ctxt |> Thm.trivial
  | _ => raise Fail "expected reflexive or trivial clause")
  |> Meson.make_meta_clause ctxt

fun lam_lifted_of_metis ctxt type_enc sym_tab concealed mth =
  let
    val tac = rewrite_goals_tac ctxt @{thms lambda_def [abs_def]} THEN resolve_tac ctxt [refl] 1
    val t = hol_clause_of_metis ctxt type_enc sym_tab concealed mth
    val ct = Thm.cterm_of ctxt (HOLogic.mk_Trueprop t)
  in
    Goal.prove_internal ctxt [] ct (K tac)
    |> Meson.make_meta_clause ctxt
  end

fun add_vars_and_frees (t $ u) = fold (add_vars_and_frees) [t, u]
  | add_vars_and_frees (Abs (_, _, t)) = add_vars_and_frees t
  | add_vars_and_frees (t as Var _) = insert (op =) t
  | add_vars_and_frees (t as Free _) = insert (op =) t
  | add_vars_and_frees _ = I

fun introduce_lam_wrappers ctxt th =
  if Meson_Clausify.is_quasi_lambda_free (Thm.prop_of th) then th
  else
    let
      (* increment indexes to prevent (type) variable clashes *)
      fun resolve_lambdaI th =
        Meson.first_order_resolve ctxt th
          (Thm.incr_indexes (Thm.maxidx_of th + 1) @{thm Metis.eq_lambdaI})
      fun conv first ctxt ct =
        if Meson_Clausify.is_quasi_lambda_free (Thm.term_of ct) then Thm.reflexive ct
        else
          (case Thm.term_of ct of
            Abs (_, _, u) =>
              if first then
                (case add_vars_and_frees u [] of
                  [] =>
                    Conv.abs_conv (conv false o snd) ctxt ct
                    |> resolve_lambdaI
                | v :: _ =>
                    Abs (Name.uu, fastype_of v, abstract_over (v, Thm.term_of ct)) $ v
                    |> Thm.cterm_of ctxt
                    |> Conv.comb_conv (conv true ctxt))
              else Conv.abs_conv (conv false o snd) ctxt ct
          | \<^Const_>\<open>Meson.skolem _ for _\<close> => Thm.reflexive ct
          | _ => Conv.comb_conv (conv true ctxt) ct)
      val eq_th = conv true ctxt (Thm.cprop_of th)
      (* We replace the equation's left-hand side with a beta-equivalent term
         so that "Thm.equal_elim" works below. *)

      val t0 $ _ $ t2 = Thm.prop_of eq_th
      val eq_ct = t0 $ Thm.prop_of th $ t2 |> Thm.cterm_of ctxt
      val eq_th' = Goal.prove_internal ctxt [] eq_ct (K (resolve_tac ctxt [eq_th] 1))
    in Thm.equal_elim eq_th' th end

fun clause_params ordering =
  {ordering = ordering,
   orderLiterals = Metis_Clause.UnsignedLiteralOrder,
   orderTerms = true}
fun active_params ordering =
  {clause = clause_params ordering,
   prefactor = #prefactor Metis_Active.default,
   postfactor = #postfactor Metis_Active.default}
val waiting_params =
  {symbolsWeight = 1.0,
   variablesWeight = 0.05,
   literalsWeight = 0.01,
   models = []}
fun resolution_params ordering =
  {active = active_params ordering, waiting = waiting_params}

fun kbo_advisory_simp_ordering ord_info =
  let
    fun weight (m, _) =
      AList.lookup (op =) ord_info (Metis_Name.toString m) |> the_default 1
    fun precedence p =
      (case int_ord (apply2 weight p) of
        EQUAL => #precedence Metis_KnuthBendixOrder.default p
      | ord => ord)
  in {weight = weight, precedence = precedence} end

exception METIS_UNPROVABLE of unit

(* Main function to start Metis proof and reconstruction *)
fun FOL_SOLVE infer_params th_name type_encs lam_trans clausify_refl ctxt cls0 ths0 =
  let
    val thy = Proof_Context.theory_of ctxt

    val new_skolem = Config.get ctxt new_skolem orelse null (Meson.choice_theorems thy)
    val do_lams = lam_trans = liftingN ? introduce_lam_wrappers ctxt
    val th_cls_pairs =
      map_index (fn (j, th) =>
        (th,
          th
          |> Drule.eta_contraction_rule
          |> Meson_Clausify.cnf_axiom Meson.simp_options_all_true ctxt
               {new_skolem = new_skolem, combs = (lam_trans = combsN), refl = clausify_refl} j
          ||> map do_lams))
        ths0
    val ths = maps (snd o snd) th_cls_pairs
    val dischargers = map (fst o snd) th_cls_pairs
    val cls = cls0 |> map (Drule.eta_contraction_rule #> do_lams)
    val _ = trace_msg ctxt (K "FOL_SOLVE: CONJECTURE CLAUSES")
    val _ = List.app (fn th => trace_msg ctxt (fn () => Thm.string_of_thm ctxt th)) cls

    val type_enc_str :: fallback_type_encs = type_encs
    val _ = trace_msg ctxt (fn () => "type_enc = " ^ type_enc_str)
    val type_enc = type_enc_of_string Strict type_enc_str

    val (sym_tab, axioms, ord_info, concealed) =
      generate_metis_problem ctxt type_enc lam_trans cls ths
    fun get_isa_thm mth Isa_Reflexive_or_Trivial =
          reflexive_or_trivial_of_metis ctxt type_enc sym_tab concealed mth
      | get_isa_thm mth Isa_Lambda_Lifted =
          lam_lifted_of_metis ctxt type_enc sym_tab concealed mth
      | get_isa_thm _ (Isa_Raw ith) = ith
    val axioms = axioms |> map (fn (mth, ith) =>
      (mth, get_isa_thm mth ith |> Thm.close_derivation \<^here>))
    val _ = trace_msg ctxt (K "ISABELLE CLAUSES")
    val _ = List.app (fn (_, ith) => trace_msg ctxt (fn () => Thm.string_of_thm ctxt ith)) axioms
    val _ = trace_msg ctxt (K "METIS CLAUSES")
    val _ = List.app (fn (mth, _) => trace_msg ctxt (fn () => Metis_Thm.toString mth)) axioms

    val _ = trace_msg ctxt (K "START METIS PROVE PROCESS")
    val ordering =
      if Config.get ctxt advisory_simp
      then kbo_advisory_simp_ordering (ord_info ())
      else Metis_KnuthBendixOrder.default

    fun fall_back () =
      (verbose_warning ctxt
        ("Falling back on " ^ quote (metis_call (hd fallback_type_encs) lam_trans) ^ "...");
       FOL_SOLVE infer_params th_name fallback_type_encs lam_trans clausify_refl ctxt cls0 ths0)
  in
    (case filter (fn t => Thm.prop_of t aconv \<^prop>\<open>False\<close>) cls of
      false_th :: _ => [false_th RS @{thm FalseE}]
    | [] =>
        (case Metis_Resolution.loop (Metis_Resolution.new (resolution_params ordering)
            {axioms = axioms |> map fst, conjecture = []}) of
          Metis_Resolution.Contradiction mth =>
          let
            val _ = trace_msg ctxt (fn () => "METIS RECONSTRUCTION START: " ^ Metis_Thm.toString mth)
            val ctxt' = fold Variable.declare_constraints (map Thm.prop_of cls) ctxt
              (*add constraints arising from converting goal to clause form*)
            val proof = Metis_Proof.proof mth
            val result = fold (replay_one_inference ctxt' type_enc concealed sym_tab) proof axioms
            val used = map_filter (used_axioms axioms) proof
            val _ = trace_msg ctxt (K "METIS COMPLETED; clauses actually used:")
            val _ = List.app (fn th => trace_msg ctxt (fn () => Thm.string_of_thm ctxt th)) used

            val (used_ths, unused_ths) =
              List.partition (have_common_thm ctxt used o #2 o #2) th_cls_pairs
              |> apply2 (map #1)
            val _ =
              if exists is_some (map th_name used_ths) then
                infer_params := SOME ({
                  infer_ctxt = ctxt',
                  type_enc = type_enc_str,
                  lam_trans = lam_trans,
                  th_name = th_name,
                  new_skolem = new_skolem,
                  th_cls_pairs = map (apsnd snd) th_cls_pairs,
                  lifted = fst concealed,
                  sym_tab = sym_tab,
                  axioms = axioms,
                  mth = mth
                })
              else ();
            val _ =
              if not (null unused_ths) then
                verbose_warning ctxt ("Unused theorems: " ^
                  commas_quote (unused_ths |> map (fn th =>
                    th_name th
                    |> the_default (Proof_Context.print_thm_name ctxt
                      (Thm.get_name_hint th)))))
              else ();
            val _ =
              if not (null cls) andalso not (have_common_thm ctxt used cls) then
                verbose_warning ctxt "The assumptions are inconsistent"
              else ();
          in
            (case result of
              (_, ith) :: _ =>
                (trace_msg ctxt (fn () => "Success: " ^ Thm.string_of_thm ctxt ith);
                  [discharge_skolem_premises ctxt dischargers ith])
            | _ => (trace_msg ctxt (K "Metis: No result"); []))
          end
        | Metis_Resolution.Satisfiable _ =>
            (trace_msg ctxt (K "Metis: No first-order proof with the supplied lemmas");
              raise METIS_UNPROVABLE ()))
        handle METIS_UNPROVABLE () => if null fallback_type_encs then [] else fall_back ()
          | METIS_RECONSTRUCT (loc, msg) =>
              if null fallback_type_encs then
                (verbose_warning ctxt ("Failed to replay Metis proof\n" ^ loc ^ ": " ^ msg); [])
              else fall_back ())
  end

fun neg_clausify ctxt combinators =
  single
  #> Meson.make_clauses_unsorted ctxt
  #> combinators ? map (Meson_Clausify.introduce_combinators_in_theorem ctxt)
  #> Meson.finish_cnf true

fun preskolem_tac ctxt st0 =
  (if exists (Meson.has_too_many_clauses ctxt)
             (Logic.prems_of_goal (Thm.prop_of st0) 1) then
     Simplifier.full_simp_tac (Meson_Clausify.ss_only @{thms not_all not_ex} ctxt) 1
     THEN CNF.cnfx_rewrite_tac ctxt 1
   else
     all_tac) st0

fun metis_tac_infer_params th_name type_encs0 lam_trans clausify_refl ctxt ths i =
  let
    val infer_params = Unsynchronized.ref NONE
    val type_encs = if null type_encs0 then partial_type_encs else type_encs0
    val _ = trace_msg ctxt (fn () =>
      "Metis called with theorems\n" ^ cat_lines (map (Thm.string_of_thm ctxt) ths))
    val type_encs = type_encs |> maps unalias_type_enc
    val combs = (lam_trans = combsN)
    fun tac clause = resolve_tac ctxt
      (FOL_SOLVE infer_params th_name type_encs lam_trans clausify_refl ctxt clause ths) 1
  in
    Meson.MESON (preskolem_tac ctxt) (maps (neg_clausify ctxt combs)) tac ctxt i
    #> Seq.map (fn st => (!infer_params, st))
  end

(* Theorem name functions *)
(* No theorem name (infer_thm_insts won't be called) *)
val no_th_name = K NONE
(* Name hint as theorem name (theorems in ths get a name but perhaps "??.unknown") *)
fun th_name_hint ths =
  Option.filter (member Thm.eq_thm ths)
  #> Option.map (Thm_Name.print o Thm.get_name_hint)
(* Use multi_thm with input string to get theorem name (only if part of multi_ths) *)
fun th_name_multi_thm multi_ths th =
  let
    fun index_of_th ths = find_index (curry Thm.eq_thm th) ths + 1
    fun make_name ([_], name) = name
      (* This doesn't work if name already has attributes or is indexed,
       * but provides much more information than "??.unknown" name hint *)

      | make_name (ths, name) = name ^ "(" ^ string_of_int (index_of_th ths) ^ ")"
  in
    List.find (fn (ths, _) => member Thm.eq_thm ths th) multi_ths
    |> Option.map make_name
  end

(* Metis tactic to prove a subgoal and optionally suggest of-instantiations *)
fun metis_tac' th_name type_encs lam_trans ctxt ths i =
  let
    val instantiate = Config.get ctxt instantiate
    val instantiate_tac =
      if instantiate then
        (fn (NONE, st) => st
          | (SOME infer_params, st) => tap (instantiate_call ctxt infer_params) st)
      else
        snd
  in
    (* "clausify_refl" (removal of redundant equalities) renames variables,
     * which is bad for inferring variable instantiations.  Metis doesn't need
     * it, so we set it to "false" when we want to infer variable instantiations.
     * We don't do it always because we don't want to break existing proofs. *)

    metis_tac_infer_params th_name type_encs lam_trans (not instantiate) ctxt ths i
    #> Seq.map instantiate_tac
  end

(* Metis tactic without theorem name, therefore won't suggest of-instantiations *)
val metis_tac = metis_tac' no_th_name

(* Whenever "X" has schematic type variables, we treat "using X by metis" as "by (metis X)" to
   prevent "Subgoal.FOCUS" from freezing the type variables. We don't do it for nonschematic facts
   "X" because this breaks a few proofs (in the rare and subtle case where a proof relied on
   extensionality not being applied) and brings few benefits. *)

val has_tvar = exists_type (exists_subtype (fn TVar _ => true | _ => false)) o Thm.prop_of

(* Metis method to prove the goal and optionally suggest of-instantiations *)
fun metis_method' th_name ((override_type_encs, lam_trans), ths) ctxt facts =
  let
    val (schem_facts, nonschem_facts) = List.partition has_tvar facts
  in
    HEADGOAL (Method.insert_tac ctxt nonschem_facts THEN'
      CHANGED_PROP o metis_tac' th_name (these override_type_encs)
        (the_default default_metis_lam_trans lam_trans) ctxt (schem_facts @ ths))
  end

(* Metis method without theorem name, therefore won't suggest of-instantiations *)
val metis_method = metis_method' no_th_name

(* Metis method with input strings for better theorem names in of-instantiations *)
fun metis_method_multi_thms (opts, multi_ths) =
  metis_method' (th_name_multi_thm multi_ths) (opts, maps fst multi_ths)

(* Use Metis to infer variable instantiations of theorems *)
fun metis_infer_thm_insts ((override_type_encs, lam_trans), ths) ctxt facts i =
  let
    val (schem_facts, nonschem_facts) = List.partition has_tvar facts
    val insert_tac = Method.insert_tac ctxt nonschem_facts i
    val metis_tac =
      metis_tac_infer_params (th_name_hint ths) (these override_type_encs)
        (the_default default_metis_lam_trans lam_trans) false ctxt (schem_facts @ ths) i
  in
    Seq.THEN (insert_tac, metis_tac)
    #> Seq.map (Option.mapPartial (infer_thm_insts ctxt) o fst)
    #> Option.mapPartial fst o Seq.pull
  end

val metis_lam_transs = [opaque_liftingN, liftingN, combsN]

fun set_opt _ x NONE = SOME x
  | set_opt get x (SOME x0) =
    error ("Cannot specify both " ^ quote (get x0) ^ " and " ^ quote (get x))

fun consider_opt s =
  if s = "hide_lams" then
    error "\"hide_lams\" has been renamed \"opaque_lifting\""
  else if member (op =) metis_lam_transs s then
    apsnd (set_opt I s)
  else
    apfst (set_opt hd [s])

val parse_metis_options =
  Scan.optional
      (Args.parens (Args.name -- Scan.option (\<^keyword>\<open>,\<close> |-- Args.name))
       >> (fn (s, s') =>
              (NONE, NONE) |> consider_opt s
                           |> (case s' of SOME s' => consider_opt s' | _ => I)))
      (NONE, NONE)

(* Parse multi_thm with input string *)
val parse_multi_thm =
  let
    (* Remove spaces before and after "[]():," *)
    val strip_spaces =
      ATP_Util.strip_spaces false (not o member (op =) (String.explode "[]():,"))
  in
    ATP_Util.scan_and_trace_multi_thm
      >> apsnd (map Token.unparse #> implode_space #> strip_spaces)
  end

val _ =
  Theory.setup
    (Method.setup \<^binding>\<open>metis\<close>
      (Scan.lift parse_metis_options -- Scan.repeat parse_multi_thm
        >> (METHOD oo metis_method_multi_thms))
      "Metis for FOL and HOL problems")

end;

100%


¤ Dauer der Verarbeitung: 0.11 Sekunden  (vorverarbeitet)  ¤

*© Formatika GbR, Deutschland






Wurzel

Suchen

Beweissystem der NASA

Beweissystem Isabelle

NIST Cobol Testsuite

Cephes Mathematical Library

Wiener Entwicklungsmethode

Haftungshinweis

Die Informationen auf dieser Webseite wurden nach bestem Wissen sorgfältig zusammengestellt. Es wird jedoch weder Vollständigkeit, noch Richtigkeit, noch Qualität der bereit gestellten Informationen zugesichert.

Bemerkung:

Die farbliche Syntaxdarstellung ist noch experimentell.