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-
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+  \end{center}}
 
-\title{The proof assistant Matita}
+\newcommand{\ASSIGNEDTO}[1]{\textbf{Assigned to:} #1}
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+
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+      \ensuremath{#2}
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+  \begin{center}
+   \fcolorbox{black}{gray}{\usebox{\tmpxyz}}
+  \end{center}}
+
+\title{The Matita proof assistant}
 \author{Andrea Asperti, Claudio Sacerdoti Coen, Enrico Tassi
  and Stefano Zacchiroli}
 \institute{Department of Computer Science, University of Bologna\\
  Mura Anteo Zamboni, 7 --- 40127 Bologna, ITALY\\
  \email{$\{$asperti,sacerdot,tassi,zacchiro$\}$@cs.unibo.it}}
+\bibliographystyle{plain}
 
 \begin{document}
 \maketitle
 
 \section{Introduction}
 \label{sec:intro}
+{\em Matita} is the proof assistant under development by the \HELM{} team
+\cite{mkm-helm} at the University of Bologna, under the direction of 
+Prof.~Asperti. 
+The origin of the system goes back to 1999. At the time we were mostly 
+interested to develop tools and techniques to enhance the accessibility
+via web of formal libraries of mathematics. Due to its dimension, the
+library of the \COQ{} proof assistant (of the order of 35'000 theorems) 
+was choosed as a privileged test bench for our work, although experiments
+have been also conducted with other systems, and notably with \NUPRL{}.
+The work, mostly performed in the framework of the recently concluded 
+European project IST-33562 \MOWGLI{}~\cite{pechino}, mainly consisted in the 
+following teps:
+\begin{itemize}
+\item exporting the information from the internal representation of
+ \COQ{} to a system and platform independent format. Since XML was at the 
+time an emerging standard, we naturally adopted this technology, fostering
+a content-based architecture for future system, where the documents
+of the library were the the main components around which everything else 
+has to be build;
+\item developing indexing and searching techniques supporting semantic
+ queries to the library; these efforts gave birth to our \WHELP{}
+search engine, described in~\cite{whelp};
+\item developing languages and tools for a high-quality notational 
+rendering of mathematical information; in particular, we have been 
+active in the MathML Working group since 1999, and developed inside
+\HELM{} a MathML-compliant widget for the GTK graphical environment
+which can be integrated in any application.
+\end{itemize}
+The exportation issue, extensively discussed in \cite{exportation-module},
+has several major implications worth to be discussed. 
+
+The first
+point concerns the kind of content information to be exported. In a
+proof assistant like \COQ{}, proofs are represented in at least three clearly
+distinguishable formats: \emph{scripts} (i.e. sequences of commands issued by the
+user to the system during an interactive session of proof), \emph{proof objects}
+(which is the low-level representation of proofs in the form of
+lambda-terms readable to and checked by kernel) and \emph{proof-trees} (which
+is a kind of intermediate representation, vaguely inspired by a sequent
+like notation, that inherits most of the defects but essentially
+none of the advantages of the previous representations). 
+Partially related to this problem, there is the
+issue of the {\em granularity} of the library: scripts usually comprise
+small developments with many definitions and theorems, while 
+proof objects correspond to individual mathematical items. 
+
+In our case, the choice of the content encoding was eventually dictated
+by the methodological assumption of offering the information in a
+stable and system-independent format. The language of scripts is too
+oriented to \COQ, and it changes too rapidly to be of any interest
+to third parties. On the other side, the language of proof objects 
+merely depend on
+the logical framework (the Calculus of Inductive Constructions, in
+the case of \COQ), is grammatically simple, semantically clear and, 
+especially, is very stable (as kernels of proof assistants 
+often are). 
+So the granularity of the library is at the level of individual 
+objects, that also justifies from another point of view the need
+for efficient searching techniques for retrieving individual 
+logical items from the repository. 
+
+The main (possibly only) problem with proof objects is that they are
+difficult to read and do not directly correspond to what the user typed
+in. An analogy frequently made in the proof assistant community is that of
+comparing the vernacular language of scripts to a high level source language
+and lambda terms to the assembly language they are compiled in. We do not
+share this view and prefer to look at scripts as an imperative language, 
+and to lambda terms as their denotational semantics; still, however,
+denotational semantics is possibly more formal but surely not more readable 
+than the imperative source.
+
+For all the previous reasons, a huge amount of work inside \MOWGLI{} has
+been devoted to automatic reconstruction of proofs in natural language
+from lambda terms. Since lambda terms are in close connection 
+with natural deduction 
+(that is still the most natural logical language discovered so far)
+the work is not hopeless as it may seem, especially if rendering
+is combined, as in our case, with dynamic features supporting 
+in-line expansions or contractions of subproofs. The final 
+rendering is probably not entirely satisfactory (see \cite{ida} for a
+discussion), but surely
+readable (the actual quality largely depends by the way the lambda 
+term is written). 
+
+Summing up, we already disposed of the following tools/techniques:
+\begin{itemize}
+\item XML specifications for the Calculus of Inductive Constructions,
+with tools for parsing and saving mathematical objects in such a format;
+\item metadata specifications and tools for indexing and querying the
+XML knowledge base;
+\item a proof checker (i.e. the {\em kernel} of a proof assistant), 
+ implemented to check that we exported form the \COQ{} library all the 
+logically relevant content;
+\item a sophisticated parser (used by the search engine), able to deal 
+with potentially ambiguous and incomplete information, typical of the 
+mathematical notation \cite{};
+\item a {\em refiner}, i.e. a type inference system, based on complex 
+existential variables, used by the disambiguating parser;
+\item complex transformation algorithms for proof rendering in natural
+language;
+\item an innovative rendering widget, supporting high-quality bidimensional
+rendering, and semantic selection, i.e. the possibility to select semantically
+meaningful rendering expressions, and to past the respective content into
+a different text area.
+\NOTE{il widget\\ non ha sel\\ semantica}
+\end{itemize}
+Starting from all this, the further step of developing our own 
+proof assistant was too
+small and too tempting to be neglected. Essentially, we ``just'' had to
+add an authoring interface, and a set of functionalities for the
+overall management of the library, integrating everything into a
+single system. \MATITA{} is the result of this effort. 
+
+At first sight, \MATITA{} looks as (and partly is) a \COQ{} clone. This is
+more the effect of the circumstances of its creation described 
+above than the result of a deliberate design. In particular, we
+(essentially) share the same foundational dialect of \COQ{} (the
+Calculus of Inductive Constructions), the same implementative
+language (\OCAML{}), and the same (script based) authoring philosophy.
+However, as we shall see, the analogy essentially stops here. 
+
+In a sense; we like to think of \MATITA{} as the way \COQ{} would 
+look like if entirely rewritten from scratch: just to give an
+idea, although \MATITA{} currently supports almost all functionalities of
+\COQ{}, it links 60'000 lins of \OCAML{} code, against ... of \COQ{} (and
+we are convinced that, starting from scratch again, we could furtherly
+reduce our code in sensible way).\NOTE{righe\\\COQ{}}
+
+\begin{itemize}
+ \item scelta del sistema fondazionale
+ \item sistema indipendente (da Coq)
+  \begin{itemize}
+   \item possibilit\`a di sperimentare (soluzioni architetturali, logiche,
+    implementative, \dots)
+   \item compatibilit\`a con sistemi legacy
+  \end{itemize}
+\end{itemize}
+
+\section{Features}
+
+\subsection{mathml}
+\ASSIGNEDTO{zack}
+
+\subsection{metavariabili}
+\label{sec:metavariables}
+\ASSIGNEDTO{csc}
+
+\subsection{pattern}
+\ASSIGNEDTO{gares}\\
+Patterns are the textual counterpart of the MathML widget graphical
+selection.
+
+Matita benefits of a graphical interface and a powerful MathML rendering
+widget that allows the user to select pieces of the sequent he is working
+on. While this is an extremely intuitive way for the user to
+restrict the application of a tactic, for example, to some subterms of the
+conclusion or some hypothesis, the way this action is recorded to the text
+script is not obvious.\\
+In \MATITA{} this issue is addressed by patterns.
+
+\subsubsection{Pattern syntax}
+A pattern is composed of two terms: a $\NT{sequent\_path}$ and a
+$\NT{wanted}$.
+The former mocks-up a sequent, replacing unwanted subterms with $?$ and
+selecting the interesting parts with the placeholder $\%$. 
+The latter is a term that lives in the context of the placeholders.
+
+The concrete syntax is reported in table \ref{tab:pathsyn}
+\NOTE{uso nomi diversi \\dalla grammatica \\ ma che hanno + senso}
+\begin{table}
+ \caption{\label{tab:pathsyn} Concrete syntax of \MATITA{} patterns.\strut}
+\hrule
+\[
+\begin{array}{@{}rcll@{}}
+  \NT{pattern} & 
+    ::= & [~\verb+in match+~\NT{wanted}~]~[~\verb+in+~\NT{sequent\_path}~] & \\
+  \NT{sequent\_path} & 
+    ::= & \{~\NT{ident}~[~\verb+:+~\NT{multipath}~]~\}~
+      [~\verb+\vdash+~\NT{multipath}~] & \\
+  \NT{wanted} & ::= & \NT{term} & \\
+  \NT{multipath} & ::= & \NT{term\_with\_placeholders} & \\
+\end{array}
+\]
+\hrule
+\end{table}
+
+\subsubsection{How patterns work}
+Patterns mimic the user's selection in two steps. The first one
+selects roots (subterms) of the sequent, using the
+$\NT{sequent\_path}$,  while the second 
+one searches the $\NT{wanted}$ term starting from these roots. Both are
+optional steps, and by convention the empty pattern selects the whole
+goal.
+
+\begin{description}
+\item[Phase 1]
+  concerns only the $[~\verb+in+~\NT{sequent\_path}~]$
+  part of the syntax. $\NT{ident}$ is an hypothesis name and
+  selects the assumption where the following optional $\NT{multipath}$
+  will operate. \verb+\vdash+ can be considered the name for the goal.
+  If the whole pattern is omitted, the whole goal will be selected.
+  If one or more hypotheses names are given the selection is restricted to 
+  these assumptions. If a $\NT{multipath}$ is omitted the whole
+  assumption is selected. Remember that the user can be mostly
+  unaware of this syntax, since the system is able to write down a 
+  $\NT{sequent\_path}$ starting from a visual selection.
+  \NOTE{Questo ancora non va\\in matita}
+
+  A $\NT{multipath}$ is a CiC term in which a special constant $\%$
+  is allowed.
+  The roots of discharged subterms are marked with $?$, while $\%$
+  is used to select roots. The default $\NT{multipath}$, the one that
+  selects the whole term, is simply $\%$.
+  Valid $\NT{multipath}$ are, for example, $(?~\%~?)$ or $\%~\verb+\to+~(\%~?)$
+  that respectively select the first argument of an application or
+  the source of an arrow and the head of the application that is
+  found in the arrow target.
+
+  The first phase selects not only terms (roots of subterms) but also 
+  their context that will be eventually used in the second phase.
+
+\item[Phase 2] 
+  plays a role only if the $[~\verb+in match+~\NT{wanted}~]$
+  part is specified. From the first phase we have some terms, that we
+  will see as subterm roots, and their context. For each of these
+  contexts the $\NT{wanted}$ term is disambiguated in it and the
+  corresponding root is searched for a subterm $\alpha$-equivalent to
+  $\NT{wanted}$. The result of this search is the selection the
+  pattern represents.
+
+\end{description}
+
+\noindent
+Since the first step is equipotent to the composition of the two
+steps, the system uses it to represent each visual selection.
+The second step is only meant for the
+experienced user that writes patterns by hand, since it really
+helps in writing concise patterns as we will see in the
+following examples.
+
+\subsubsection{Examples}
+To explain how the first step works let's give an example. Consider
+you want to prove the uniqueness of the identity element $0$ for natural
+sum, and that you can relay on the previously demonstrated left
+injectivity of the sum, that is $inj\_plus\_l:\forall x,y,z.x+y=z+y \to x =z$.
+Typing
+\begin{grafite}
+theorem valid_name: \forall n,m. m + n = n \to m = O.
+  intros (n m H).
+\end{grafite}
+\noindent
+leads you to the following sequent 
+\sequent{
+n:nat\\
+m:nat\\
+H: m + n = n}{
+m=O
+}
+\noindent
+where you want to change the right part of the equivalence of the $H$
+hypothesis with $O + n$ and then use $inj\_plus\_l$ to prove $m=O$.
+\begin{grafite}
+  change in H:(? ? ? %) with (O + n).
+\end{grafite}
+\noindent
+This pattern, that is a simple instance of the $\NT{sequent\_path}$
+grammar entry, acts on $H$ that has type (without notation) 
+$(eq~nat~(m+n)~n)$ and discharges the head of the application and the
+first two arguments with a $?$ and selects the last argument with
+$\%$. The syntax may seem uncomfortable, but the user can simply
+select with the mouse the right part of the equivalence and left to the
+system the burden of writing down in the script file the corresponding 
+pattern with $?$ and $\%$ in the right place (expecially where implicit
+arguments are hidden by the notation, like the type $nat$ in this
+example).
+
+Changing all the occurrences of $n$ in the hypothesis $H$ with $O+n$ 
+works too and can be done, by the experienced user, writing directly
+a simpler pattern that uses the second phase.
+\begin{grafite}
+  change in match n in H with (O + n).
+\end{grafite}
+\noindent
+In this case the $\NT{sequent\_path}$ selects the whole $H$, while
+the second phase searches the wanted $n$ inside it by
+$\alpha$-equivalence. The resulting
+equivalence will be $m+(O+n)=O+n$ since the second phase found two
+occurrences of $n$ in $H$ and the tactic changed both.
+
+Just for completeness the second pattern is equivalent to the
+following one, that is less readable but uses only the first phase.
+\begin{grafite}
+  change in H:(? ? (? ? %) %) with (O + n).
+\end{grafite}
+\noindent
+
+\subsubsection{Tactics supporting patterns}
+In \MATITA{} the following tactics can be restricted to subterms of
+the working sequent: simplify, change, fold, unfold, generalize, replace and
+rewrite.
+\NOTE{attualmente rewrite e \\ fold non supportano \\ phase 2. per
+supportarlo\\bisogna far loro trasformare\\il pattern phase1+phase2\\
+in un pattern phase1only\\come faccio nell'ultimo esempio.\\lo si fa
+con una pattern\_of(select(pattern))}
+
+\subsubsection{Comparison with Coq}
+Coq has a two diffrent ways of restricting the application of tactis to
+subterms of the sequent, both relaying on the same special syntax to identify
+a term occurrence.
+
+The first way is to use this special syntax to specify directly to the
+tactic the occurrnces of a wanted term that should be affected, while
+the second is to prepare the sequent with another tactic called
+pattern and the apply the real tactic. Note that the choice is not
+left to the user, since some tactics needs the sequent to be prepared
+with pattern and do not accept directly this special syntax.
+
+The base idea is that to identify a subterm of the sequent we can
+write it and say that we want, for example, the third and the fifth
+occurce of it (counting from left to right). In our previous example,
+to change only the left part of the equivalence, the correct command
+is
+\begin{grafite}
+  change n at 2 in H with (O + H)
+\end{grafite} 
+\noindent
+meaning that in the hypothesis $H$ the $n$ we want to change is the
+second we encounter proceeding from left toright.
+
+The tactic pattern computes a
+$\beta$-expansion of a part of the sequent with respect to some
+occurrences of the given term. In the previous example the following
+command
+\begin{grafite}
+  pattern n at 2 in H
+\end{grafite}
+\noindent
+would have resulted in this sequent
+\begin{grafite}
+  n : nat
+  m : nat
+  H : (fun n0 : nat => m + n = n0) n
+  ============================
+   m = 0
+\end{grafite}
+\noindent
+where $H$ is $\beta$-expanded over the second $n$
+occurrence. This is a trick to make the unification algorithm ignore
+the head of the application (since the unification is essentially
+first-order) but normally operate on the arguments. 
+This works for some tactics, like rewrite and replace,
+but for example not for change and other tactics that do not relay on
+unification. 
+
+The idea behind this way of identifying subterms in not really far
+from the idea behind patterns patterns, but really fails in help using
+complex notation, since it relays on the way the user sees the
+sequent.  Notation can swap arguments, or place them upside-down or
+even put them inside a bidimensional matrix.  In these cases using the
+mouse to select the wanted term is probably the only way to tell the
+system exactly what you want to do. 
+
+One of the goals of \MATITA{} is to use modern publishing techiques, and
+adopting a method for restricting tactics application domain that discourages 
+using heavy math notation, would definitively be a bad choice.
+
+\subsection{tatticali}
+\ASSIGNEDTO{gares}
+
+\subsection{Disambiguation}
+\label{sec:disambiguation}
+\ASSIGNEDTO{zack}
+
+\begin{table}
+ \caption{\label{tab:termsyn} Concrete syntax of CIC terms: built-in
+ notation\strut}
+\hrule
+\[
+\begin{array}{@{}rcll@{}}
+  \NT{term} & ::= & & \mbox{\bf terms} \\
+    &     & x & \mbox{(identifier)} \\
+    &  |  & n & \mbox{(number)} \\
+    &  |  & s & \mbox{(symbol)} \\
+    &  |  & \mathrm{URI} & \mbox{(URI)} \\
+    &  |  & \verb+_+ & \mbox{(implicit)}\TODO{sync} \\
+    &  |  & \verb+?+n~[\verb+[+~\{\NT{subst}\}~\verb+]+] & \mbox{(meta)} \\
+    &  |  & \verb+let+~\NT{ptname}~\verb+\def+~\NT{term}~\verb+in+~\NT{term} \\
+    &  |  & \verb+let+~\NT{kind}~\NT{defs}~\verb+in+~\NT{term} \\
+    &  |  & \NT{binder}~\{\NT{ptnames}\}^{+}~\verb+.+~\NT{term} \\
+    &  |  & \NT{term}~\NT{term} & \mbox{(application)} \\
+    &  |  & \verb+Prop+ \mid \verb+Set+ \mid \verb+Type+ \mid \verb+CProp+ & \mbox{(sort)} \\
+    &  |  & \verb+match+~\NT{term}~ & \mbox{(pattern matching)} \\
+    &     & ~ ~ [\verb+[+~\verb+in+~x~\verb+]+]
+             ~ [\verb+[+~\verb+return+~\NT{term}~\verb+]+] \\
+    &     & ~ ~ \verb+with [+~[\NT{rule}~\{\verb+|+~\NT{rule}\}]~\verb+]+ & \\
+    &  |  & \verb+(+~\NT{term}~\verb+:+~\NT{term}~\verb+)+ & \mbox{(cast)} \\
+    &  |  & \verb+(+~\NT{term}~\verb+)+ \\
+  \NT{defs}  & ::= & & \mbox{\bf mutual definitions} \\
+    &     & \NT{fun}~\{\verb+and+~\NT{fun}\} \\
+  \NT{fun} & ::= & & \mbox{\bf functions} \\
+    &     & \NT{arg}~\{\NT{ptnames}\}^{+}~[\verb+on+~x]~\verb+\def+~\NT{term} \\
+  \NT{binder} & ::= & & \mbox{\bf binders} \\
+    &     & \verb+\forall+ \mid \verb+\lambda+ \\
+  \NT{arg} & ::= & & \mbox{\bf single argument} \\
+    &     & \verb+_+ \mid x \\
+  \NT{ptname} & ::= & & \mbox{\bf possibly typed name} \\
+    &     & \NT{arg} \\
+    &  |  & \verb+(+~\NT{arg}~\verb+:+~\NT{term}~\verb+)+ \\
+  \NT{ptnames} & ::= & & \mbox{\bf bound variables} \\
+    &     & \NT{arg} \\
+    &  |  & \verb+(+~\NT{arg}~\{\verb+,+~\NT{arg}\}~[\verb+:+~\NT{term}]~\verb+)+ \\
+  \NT{kind} & ::= & & \mbox{\bf induction kind} \\
+    &     & \verb+rec+ \mid \verb+corec+ \\
+  \NT{rule} & ::= & & \mbox{\bf rules} \\
+    &     & x~\{\NT{ptname}\}~\verb+\Rightarrow+~\NT{term}
+\end{array}
+\]
+\hrule
+\end{table}
+
+\subsubsection{Term input}
+
+The primary form of user interaction employed by \MATITA{} is textual script
+editing: the user modifies it and evaluate step by step its composing
+\emph{statements}. Examples of statements are inductive type definitions,
+theorem declarations, LCF-style tacticals, and macros (e.g. \texttt{Check} can
+be used to ask the system to refine a given term and pretty print the result).
+Since many statements refer to terms of the underlying calculus, \MATITA{} needs
+a concrete syntax able to encode terms of the Calculus of Inductive
+Constructions.
+
+Two of the requirements in the design of such a syntax are apparently in
+contrast:
+\begin{enumerate}
+ \item the syntax should be as close as possible to common mathematical practice
+  and implement widespread mathematical notations;
+ \item each term described by the syntax should be non-ambiguous meaning that it
+  should exists a function which associates to it a CIC term.
+\end{enumerate}
+
+These two requirements are addressed in \MATITA{} by the mean of two mechanisms
+which work together: \emph{term disambiguation} and \emph{extensible notation}.
+Their interaction is visible in the architecture of the \MATITA{} input phase,
+depicted in Fig.~\ref{fig:inputphase}. The architecture is articulated as a
+pipline of three levels: the concrete syntax level (level 0) is the one the user
+has to deal with when inserting CIC terms; the abstract syntax level (level 2)
+is an internal representation which intuitively encodes mathematical formulae at
+the content level~\cite{adams}\cite{mkm-structure}; the last level is that of
+CIC terms.
+
+\begin{figure}[ht]
+ \begin{center}
+  \includegraphics[width=0.9\textwidth]{input_phase}
+  \caption{\MATITA{} input phase}
+ \end{center}
+ \label{fig:inputphase}
+\end{figure}
+
+Requirement (1) is addressed by a built-in concrete syntax for terms, described
+in Tab.~\ref{tab:termsyn}, and the extensible notation mechanisms which offers a
+way for extending available mathematical notations. Extensible notation, which
+is also in charge of providing a parsing function mapping concrete syntax terms
+to content level terms, is described in Sect.~\ref{sec:notation}.  Requirement
+(2) is addressed by the conjunct action of that parsing function and
+disambiguation which provides a function from content level terms to CIC terms.
+
+\subsubsection{Sources of ambiguity}
+
+The translation from content level terms to CIC terms is not straightforward
+because some nodes of the content encoding admit more that one CIC encoding,
+invalidating requirement (2).
+
+\begin{example}
+ \label{ex:disambiguation}
+
+ Consider the term at the concrete syntax level \texttt{\TEXMACRO{forall} x. x +
+ ln 1 = x} of Fig.~\ref{fig:inputphase}(a), it can be the type of a lemma the
+ user may want to prove. Assuming that both \texttt{+} and \texttt{=} are parsed
+ as infix operators, all the following questions are legitimate and must be
+ answered before obtaining a CIC term from its content level encoding
+ (Fig.~\ref{fig:inputphase}(b)):
+
+ \begin{enumerate}
+
+  \item Since \texttt{ln} is an unbound identifier, which CIC constants does it
+   represent? Many different theorems in the library may share its (rather
+   short) name \dots
+
+  \item Which kind of number (\IN, \IR, \dots) the \texttt{1} literal stand for?
+   Which encoding is used in CIC to represent it? E.g., assuming $1\in\IN$, is
+   it an unary or a binary encoding?
+
+  \item Which kind of equality the ``='' node represents? Is it Leibniz's
+   polymorhpic equality? Is it a decidable equality over \IN, \IR, \dots?
+
+ \end{enumerate}
+
+\end{example}
+
+In \MATITA, three \emph{sources of ambiguity} are admitted for content level
+terms: unbound identifiers, literal numbers, and operators. Each instance of
+ambiguity sources (ambiguous entity) occuring in a content level term is
+associated to a \emph{disambiguation domain}. Intuitively a disambiguation
+domain is a set of CIC terms which may be replaced for an ambiguous entity
+during disambiguation. Each item of the domain is said to be an
+\emph{interpretation} for the ambiguous entity.
+
+\emph{Unbound identifiers} (question 1) are ambiguous entities since the
+namespace of CIC objects is not flat and the same identifier may denote many
+ofthem. For example the short name \texttt{plus\_assoc} in the \HELM{} library
+is shared by three different theorems stating the associative property of
+different additions.  This kind of ambiguity is avoidable if the user is willing
+to use long names (in form of URIs in the \texttt{cic://} scheme) in the
+concrete syntax, with the obvious drawbacks of obtaining long and unreadable
+terms.
+
+Given an unbound identifier, the corresponding disambiguation domain is computed
+querying the library for all constants, inductive types, and inductive type
+constructors having it as their short name (see the \LOCATE{} query in
+Sect.~\ref{sec:metadata}).
+
+\emph{Literal numbers} (question 2) are ambiguous entities as well since
+different kinds of numbers can be encoded in CIC (\IN, \IR, \IZ, \dots) using
+different encodings. Considering the restricted example of natural numbers we
+can for instance encode them in CIC using inductive datatypes with a number of
+constructor equal to the encoding base plus 1, obtaining one encoding for each
+base.
+
+For each possible way of mapping a literal number to a CIC term, \MATITA{} is
+aware of a \emph{number intepretation function} which, when applied to the
+natural number denoted by the literal\footnote{at the moment only literal
+natural number are supported in the concrete syntax} returns a corresponding CIC
+term. The disambiguation domain for a given literal number is built applying to
+the literal all available number interpretation functions in turn.
+
+Number interpretation functions can be defined in OCaml or directly using
+\TODO{notazione per i numeri}.
+
+\emph{Operators} (question 3) are intuitively head of applications, as such they
+are always applied to a non empty sequence of arguments. Their ambiguity is a
+need since it is often the case that some notation is used in an overloaded
+fashion to hide the use of different CIC constants which encodes similar
+concepts. For example, in the standard library of \MATITA{} the infix \texttt{+}
+notation is available building a binary \texttt{Op(+)} node, whose
+disambiguation domain may refer to different constants like the addition over
+natural numbers \URI{cic:/matita/nat/plus/plus.con} or that over real numbers of
+the \COQ{} standard library \URI{cic:/Coq/Reals/Rdefinitions/Rplus.con}.
+
+For each possible way of mapping an operator application to a CIC term,
+\MATITA{} knows an \emph{operator interpretation function} which, when applied
+to an operator and its arguments, returns a CIC term. The disambiguation domain
+for a given operator is built applying to the operator and its arguments all
+available operator interpretation functions in turn.
+
+Operator interpretation functions could be added using the
+\texttt{interpretation} statement. For example, among the first line of the
+script \FILE{matita/library/logic/equality.ma} from the \MATITA{} standard
+library we read:
+
+\begin{grafite}
+interpretation "leibnitz's equality"
+ 'eq x y =
+   (cic:/matita/logic/equality/eq.ind#xpointer(1/1) _ x y).
+\end{grafite}
+
+Evaluating it in \MATITA{} will add an operator interpretation function for the
+binary operator \texttt{eq} which expands to the CIC term on the right hand side
+of the statement. That CIC term can be written using only built-in concrete
+syntax, can contain no ambiguity source; still, it can refer to operator
+arguments bound on the left hand side and can contain implicit terms (denoted
+with \texttt{\_}) which will be expanded to fresh metavariables. The latter
+feature is used in the example above for the first argument of Leibniz's
+polymorhpic equality.
+
+\subsubsection{Disambiguation algorithm}
+
+\NOTE{assumo\\
+      che si sia\\
+      gia' parlato\\
+      di refine}
+
+
+A \emph{disambiguation algorithm} takes as input a content level term and return
+a fully determined CIC term. The key observation on which a disambiguation
+algorithm is based is that given a content level term with more than one sources
+of ambiguity, not all possible combination of interpretation lead to a typable
+CIC term. In the term of Ex.~\ref{ex:disambiguation} for instance the
+interpretation of \texttt{ln} as a function from \IR to \IR and the
+interpretation of \texttt{1} as the Peano number $1$ can't coexists. The notion
+of ``can't coexists'' in the disambiguation of \MATITA{} is inherited from the
+refiner described in Sect.~\ref{sec:metavariables}: as long as
+$\mathit{refine}(c)\neq\bot$, the combination of interpretation which led to $c$
+can coexists.
+
+The \emph{naive disambiguation algorithm} takes as input a content level term
+$t$ and proceeds as follows:
+
+\begin{enumerate}
+
+ \item Create disambiguation domains $\{D_i | i\in\mathit{Dom}(t)\}$, where
+  $\mathit{Dom}(t)$ is the set of ambiguity sources of $t$. Each $D_i$ is a set
+  of CIC terms and can be built as described above.
+
+ \item Let $\Phi = \{\phi_i | {i\in\mathit{Dom}(t)},\phi_i\in D_i\}$ be an
+  interpretation for $t$. Given $t$ and an interpretation $\Phi$, a CIC term is
+  fully determined. Iterate over all possible interpretations of $t$ and refine
+  the corresponding CIC terms, keep only interpretations which lead to CIC terms
+  $c$ s.t. $\mathit{refine}(c)\neq\bot$ (i.e. interpretations that determine
+  typable terms).
+
+ \item Let $n$ be the number of interpretations who survived step 2. If $n=0$
+  signal a type error. If $n=1$ we have found exactly one CIC term corresponding
+  to $t$, returns it as output of the disambiguation phase. If $n>1$ we have
+  found many different CIC terms which can correspond to the content level term,
+  let the user choose one of the $n$ interpretations and returns the
+  corresponding term.
+
+\end{enumerate}
+
+The above algorithm is highly inefficient since the number of possible
+interpretations $\Phi$ grows exponentially with the number of ambiguity sources.
+The actual algorithm used in \MATITA{} is far more efficient being, in the
+average case, linear in the number of ambiguity sources.
+
+\TODO{FINQUI}
+
+The efficient algorithm can be applied if the logic can be extended with
+metavariables and a refiner can be implemented. This is the case for CIC and
+several other logics.
+\emph{Metavariables}~\cite{munoz} are typed, non linear placeholders that can
+occur in terms; $?_i$ usually denotes the $i$-th metavariable, while $?$ denotes
+a freshly created metavariable. A \emph{refiner}~\cite{McBride} is a
+function whose input is a term with placeholders and whose output is either a
+new term obtained instantiating some placeholder or $\epsilon$, meaning that no
+well typed instantiation could be found for the placeholders occurring in
+the term (type error).
+
+The efficient algorithm starts with an interpretation $\Phi_0 = \{\phi_i |
+\phi_i = ?, i\in\mathit{Dom}(t)\}$,
+which associates a fresh metavariable to each
+source of ambiguity. Then it iterates refining the current CIC term (i.e. the
+term obtained interpreting $t$ with $\Phi_i$). If the refinement succeeds the
+next interpretation $\Phi_{i+1}$ will be created \emph{making a choice}, that is
+replacing a placeholder with one of the possible choice from the corresponding
+disambiguation domain. The placeholder to be replaced is chosen following a
+preorder visit of the ambiguous term. If the refinement fails the current set of
+choices cannot lead to a well-typed term and backtracking is attempted.
+Once an unambiguous correct interpretation is found (i.e. $\Phi_i$ does no
+longer contain any placeholder), backtracking is attempted
+anyway to find the other correct interpretations.
+
+The intuition which explain why this algorithm is more efficient is that as soon
+as a term containing placeholders is not typable, no further instantiation of
+its placeholders could lead to a typable term. For example, during the
+disambiguation of user input \texttt{\TEXMACRO{forall} x. x*0 = 0}, an
+interpretation $\Phi_i$ is encountered which associates $?$ to the instance
+of \texttt{0} on the right, the real number $0$ to the instance of \texttt{0} on
+the left, and the multiplication over natural numbers (\texttt{mult} for short)
+to \texttt{*}. The refiner will fail, since \texttt{mult} require a natural
+argument, and no further instantiation of the placeholder will be tried.
+
+If, at the end of the disambiguation, more than one possible interpretations are
+possible, the user will be asked to choose the intended one (see
+Fig.~\ref{fig:disambiguation}).
+
+\begin{figure}[htb]
+%   \centerline{\includegraphics[width=0.9\textwidth]{disambiguation-1}}
+  \caption{\label{fig:disambiguation} Disambiguation: interpretation choice}
+\end{figure}
+
+Details of the disambiguation algorithm of \WHELP{} can
+be found in~\cite{disambiguation}, where an equivalent algorithm
+that avoids backtracking is also presented.
+
+\subsection{notazione}
+\label{sec:notation}
+\ASSIGNEDTO{zack}
+
+\subsection{libreria tutta visibile}
+\ASSIGNEDTO{csc}
+
+\subsection{ricerca e indicizzazione}
+\label{sec:metadata}
+\ASSIGNEDTO{andrea}
+
+\subsection{auto}
+\ASSIGNEDTO{andrea}
+
+\subsection{xml / gestione della libreria}
+\ASSIGNEDTO{gares}
+
+\subsection{named variable}
+\ASSIGNEDTO{csc}
+
+\subsection{assenza di proof tree / resa in linguaggio naturale}
+\ASSIGNEDTO{andrea}
+
+\subsection{selezione semantica, cut paste, hyperlink}
+\ASSIGNEDTO{zack}
+
+\subsection{sostituzioni esplicite vs moduli}
+\ASSIGNEDTO{csc}
+
+\section{Drawbacks, missing, \dots}
+
+\subsection{moduli}
+\ASSIGNEDTO{}
+
+\subsection{ltac}
+\ASSIGNEDTO{}
+
+\subsection{estrazione}
+\ASSIGNEDTO{}
+
+\subsection{localizzazione errori}
+\ASSIGNEDTO{}
 
-{\bf Acknowledgements}
+\textbf{Acknowledgements}
 We would like to thank all the students that during the past
-five years collaborated in the Helm project and contributed to 
+five years collaborated in the \HELM{} project and contributed to 
 the development of Matita, and in particular
 A.Griggio, F.Guidi, P. Di Lena, L.Padovani, I.Schena, M.Selmi, 
 V.Tamburrelli.
 
-\begin{thebibliography}{}
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