]> matita.cs.unibo.it Git - helm.git/blobdiff - helm/papers/matita/matita2.tex
section re-ordering
[helm.git] / helm / papers / matita / matita2.tex
index 491e925483699e8d83ec396da4d63d44f150e7a5..76fe5c6cebfc66ebbe40c9883af311b6a240b047 100644 (file)
@@ -1,4 +1,4 @@
-\documentclass{kluwer}
+\documentclass[draft]{kluwer}
 \usepackage{color}
 \usepackage{graphicx}
 % \usepackage{amssymb,amsmath}
 %\parpic(0cm,0cm)(#2,#3)[l]{\includegraphics[width=#1]{whelp-bw}}
 %}
 
+\newcommand{\component}{component}
+\newcommand{\components}{components}
+
 \newcommand{\AUTO}{\textsc{Auto}}
 \newcommand{\COQ}{Coq}
+\newcommand{\COQIDE}{CoqIde}
 \newcommand{\ELIM}{\textsc{Elim}}
 \newcommand{\GDOME}{Gdome}
 \newcommand{\HELM}{Helm}
@@ -27,6 +31,8 @@
 \newcommand{\LOCATE}{\textsc{Locate}}
 \newcommand{\MATCH}{\textsc{Match}}
 \newcommand{\MATITA}{Matita}
+\newcommand{\MATITAC}{\texttt{matitac}}
+\newcommand{\MATITADEP}{\texttt{matitadep}}
 \newcommand{\METAHEADING}{Symbol & Position \\ \hline\hline}
 \newcommand{\MOWGLI}{MoWGLI}
 \newcommand{\NAT}{\ensuremath{\mathit{nat}}}
@@ -53,6 +59,7 @@
 \definecolor{gray}{gray}{0.85} % 1 -> white; 0 -> black
 \newcommand{\NT}[1]{\langle\mathit{#1}\rangle}
 \newcommand{\URI}[1]{\texttt{#1}}
+\newcommand{\OP}[1]{``\texttt{#1}''}
 
 %{\end{SaveVerbatim}\setlength{\fboxrule}{.5mm}\setlength{\fboxsep}{2mm}%
 \newenvironment{grafite}{\VerbatimEnvironment
@@ -71,6 +78,9 @@
 \newcommand{\NOTE}[1]{\ednote{#1}{foo}}
 \newcommand{\TODO}[1]{\textbf{TODO: #1}}
 
+\newcounter{pass}
+\newcommand{\PASS}{\stepcounter{pass}\arabic{pass}}
+
 \newsavebox{\tmpxyz}
 \newcommand{\sequent}[2]{
   \savebox{\tmpxyz}[0.9\linewidth]{
 \institute{Department of Computer Science, University of Bologna\\
  Mura Anteo Zamboni, 7 --- 40127 Bologna, ITALY}
 
-\runningtitle{The Matita proof assistant}
+\runningtitle{The \MATITA{} proof assistant}
 \runningauthor{Asperti, Sacerdoti Coen, Tassi, Zacchiroli}
 
 % \date{data}
@@ -116,56 +126,60 @@ Digital Libraries}
 
 \end{opening}
 
+\tableofcontents
+
 \section{Introduction}
 \label{sec:intro}
-In this paper we describe the architecture and a few distintive features of the
-\emph{\MATITA} proof assistant. \MATITA{} was not conceived out of the blue
-one single day; it has been the next natural step in the evolution of one
-line of research we started six years ago. Thus, to better understand the
-system, we start from its historical roots.
+\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 paper describes the overall architecture of
+the system, focusing on its most distintive and innovative 
+features.
 
 \subsection{Historical Perspective}
-\MATITA{} is 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 
+The origins of \MATITA{} go 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) 
+library of the \COQ~\cite{CoqManual} 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{}.
+have been also conducted with other systems, and notably 
+with \NUPRL{}\cite{nuprl-book}.
 The work, mostly performed in the framework of the recently concluded 
 European project IST-33562 \MOWGLI{}~\cite{pechino}, mainly consisted in the 
-following teps:
+following steps:
 \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-centric architecture for future system, where the documents
+a content-centric architecture\cite{content-centric} 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};
+ 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.
+rendering of mathematical information\footnote{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}
 
 According to our content-centric commitment, the library exported from
-Coq was conceived as being distributed and most of the tools were developed
+\COQ{} was conceived as being distributed and most of the tools were developed
 as Web services. The user could interact with the library and the tools by
 means of a Web interface that orchestrates the Web services.
 
 The Web services and the other tools have been implemented as front-ends
-to a set of libraries, collectively called the \HELM{} libraries.
+to a set of software libraries, collectively called the \HELM{} libraries.
 At the end of the \MOWGLI{} project we already disposed of the following
-techniques and libraries:
+tools and software libraries:
 \begin{itemize}
 \item XML specifications for the Calculus of Inductive Constructions,
-with libraries for parsing and saving mathematical objects in such a format;
+with libraries for parsing and saving mathematical objects in such a format
+\cite{exportation-module};
 \item metadata specifications with libraries for indexing and querying the
 XML knowledge base;
 \item a proof checker library (i.e. the {\em kernel} of a proof assistant), 
@@ -177,20 +191,21 @@ mathematical notation \cite{disambiguation};
 \item a {\em refiner} library, i.e. a type inference system, based on
 partially specified terms, used by the disambiguating parser;
 \item complex transformation algorithms for proof rendering in natural
-language;
-\item an innovative rendering widget, supporting high-quality bidimensional
+language \cite{remathematization};
+\item an innovative, MathML-compliant rendering widget for the GTK 
+graphical environment\cite{padovani}, 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.
 \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
+Starting from all this, developing our own proof assistant was not
+too far away: 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. 
 
-\subsection{The System}
+\subsection{Relationship with \COQ{}}
 
 At first sight, \MATITA{} looks as (and partly is) a \COQ{} clone. This is
 more the effect of the circumstances of its creation described 
@@ -210,7 +225,7 @@ we could furtherly reduce our code in sensible way).
 
 Moreover, the complexity of the code of \MATITA{} is greatly reduced with
 respect to \COQ. For instance, the API of the libraries of \MATITA{} comprise
-916 functions, to be compared with the 4'286 functions of \COQ.
+989 functions, to be compared with the 4'286 functions of \COQ.
 
 Finally, \MATITA{} has several innovatives features over \COQ{} that derive
 from the integration of Mathematical Knowledge Management tools with proof
@@ -239,40 +254,95 @@ the code in coherent minimally coupled libraries.
 
 In the future we plan to exploit \MATITA{} as a test bench for new ideas and
 extensions. Keeping the single libraries and the whole architecture as
-simple as possible is thus crucial to speed up future experiments and to
+simple as possible is thus crucial to foster future experiments and to
 allow other developers to quickly understand our code and contribute.
-For direct experience of the authors, the learning curve to understand and
-be able to contribute to \COQ{}'s code is quite steep and requires direct
-and frequent interactions with \COQ{} developers.
 
+%For direct experience of the authors, the learning curve to understand and
+%be able to contribute to \COQ{}'s code is quite steep and requires direct
+%and frequent interactions with \COQ{} developers.
+
+\subsection{The system}
+
+DESCRIZIONE DEL SISTEMA DAL PUNTO DI VISTA ``UTENTE''\\
+ROBA CHE MANCA:
 \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}
+ \item sistema indipendente (da \COQ)
+ \item compatibilit\`a con sistemi legacy
 \end{itemize}
 
 \begin{figure}[t]
+ \begin{center}
+%   \includegraphics[width=0.9\textwidth]{a.eps}
+  \caption{\MATITA{} screenshot}
+  \label{fig:screenshot}
+ \end{center}
+\end{figure}
+
+\MATITA{} has a script based user interface. As can be seen in Fig.~... it is
+split in two main windows: on the left a textual widget is used to edit the
+script, on the right the list of open goal is shown using a MathML rendering
+widget. A distinguished part of the script (shaded in the screenshot) represent
+the commands already executed and can't be edited without undoing them. The
+remaining part can be freely edited and commands from that part can be executed
+moving down the execution point. An additional window --- the ``cicBrowser'' ---
+can be used to browse the library, including the proof being developed, and
+enable content based search on it. In the cicBrowser proofs are rendered in
+natural language, automatically generated from the low-level $\lambda$-terms
+using techniques inspired by \cite{natural,YANNTHESIS}.
+
+In the \MATITA{} philosophy the script is not relevant \emph{per se}, but is
+only seen as a convenient way to create mathematical objects. The universe of
+all these objects makes up the \HELM{} library, which is always completely
+visible to the user. The mathematical library is thus conceived as a global 
+hypertext, where objects may freely reference each other. It is a duty of
+the system to guide the user through the relevant parts of the library. 
+
+This methodological assumption has many important consequences
+which will be discussed in the next section.
+
+%on one side
+%it requires functionalities for the overall management of the library, 
+%%%%%comprising efficient indexing techniques to retrieve and filter the 
+%information; 
+%on the other it introduces overloading in the use of 
+%identifiers and mathematical notation, requiring sophisticated disambiguation
+%techniques for interpreting the user inputs.  
+%In the next two sections we shall separately discuss the two previous 
+%points. 
+
+%In order to maximize accessibility mathematical objects are encoded in XML. (As%discussed in the introduction,) the modular architecture of \MATITA{} is
+%organized in components which work on data in this format. For instance the
+%rendering engine, which transform $\lambda$-terms encoded as XML document to
+%MathML Presentation documents, can be used apart from \MATITA{} to print  ...
+%FINIRE
+
+A final section is devoted to some innovative aspects
+of the authoring system, such as a step by step tactical execution, 
+content selection and copy-paste. 
+
+\section{Architecture}
+\label{architettura}
+
+\begin{figure}[ht]
  \begin{center}
   \includegraphics[width=0.9\textwidth]{librariesCluster.ps}
-  \caption{\label{fig:libraries}\MATITA{} libraries}
+  \caption{\MATITA{} libraries}
+  \label{fig:libraries}
  \end{center}
 \end{figure}
 
-\section{Overview of the Architecture}
-Fig.~\ref{fig:libraries} shows the architecture of the \emph{libraries} (circle nodes)
-and \emph{applications} (squared nodes) developed in the HELM project.
+Fig.~\ref{fig:libraries} shows the architecture of the \emph{\components}
+(circle nodes) and \emph{applications} (squared nodes) developed in the HELM
+project.
 
-Applications and libraries depend over other libraries forming a
-directed acyclic graph (DAG). Each library can be decomposed in
+Applications and \components{} depend over other \components{} forming a
+directed acyclic graph (DAG). Each \component{} can be decomposed in
 a a set of \emph{modules} also forming a DAG.
 
-Modules and libraries provide coherent sets of functionalities
+Modules and \components{} provide coherent sets of functionalities
 at different scales. Applications that require only a few functionalities
-depend on a restricted set of libraries.
+depend on a restricted set of \components{}.
 
 Only the proof assistant \MATITA{} and the \WHELP{} search engine are
 applications meant to be used directly by the user. All the other applications
@@ -312,27 +382,28 @@ elsewhere. In particular:
    The dependency analyzer has been described in~\cite{zack-master}.
 \end{itemize}
 
-The dependency of a library or application over another library can
-be satisfied by linking the library in the same executable.
-For those libraries whose functionalities are also provided by the
+The dependency of a \component{} or application over another \component{} can
+be satisfied by linking the \component{} in the same executable.
+For those \components{} whose functionalities are also provided by the
 aforementioned Web services, it is also possible to link stub code that
 forwards the request to a remote Web service. For instance, the Getter
-is just a wrapper to the \texttt{getter} library that allows the library
-to be used as a Web service. \MATITA{} can directly link the code of the
-\texttt{getter} library, or it can use a stub library with the same API
-that forwards every request to the Getter.
+is just a wrapper to the \GETTER \component{} that allows the
+\component{} to be used as a Web service. \MATITA{} can directly link the code
+of the \GETTER \component, or it can use a stub library with the same
+API that forwards every request to the Getter.
 
 To better understand the architecture of \MATITA{} and the role of each
-library, we can focus on the representation of the mathematical information.
+\component, we can focus on the representation of the mathematical information.
 \MATITA{} is based on (a variant of) the Calculus of (Co)Inductive
 Constructions (CIC). In CIC terms are used to represent mathematical
-expressions, types and proofs. \MATITA{} is able to handle terms at
+formulae, types and proofs. \MATITA{} is able to handle terms at
 four different levels of specification. On each level it is possible to provide
 a different set of functionalities. The four different levels are:
 fully specified terms; partially specified terms; 
 content level terms; presentation level terms.
 
 \subsection{Fully specified terms}
+\label{fully-spec}
  \emph{Fully specified terms} are CIC terms where no information is
    missing or left implicit. A fully specified term should be well-typed.
    The mathematical notions (axioms, definitions, theorems) that are stored
@@ -342,10 +413,10 @@ content level terms; presentation level terms.
    extendible mathematical notation. They are not meant for direct user
    consumption.
 
-   The \texttt{cic} library defines the data type that represents CIC terms
+   The \texttt{cic} \component{} defines the data type that represents CIC terms
    and provides a parser for terms stored in an XML format.
 
-   The most important library that deals with fully specified terms is
+   The most important \component{} that deals with fully specified terms is
    \texttt{cic\_proof\_checking}. It implements the procedure that verifies
    if a fully specified term is well-typed. It also implements the
    \emph{conversion} judgement that verifies if two given terms are
@@ -353,40 +424,51 @@ content level terms; presentation level terms.
 
    Terms may reference other mathematical notions in the library.
    One commitment of our project is that the library should be physically
-   distributed. The \texttt{getter} library manages the distribution,
+   distributed. The \GETTER \component{} manages the distribution,
    providing a mapping from logical names (URIs) to the physical location
-   of a notion (an URL). The \texttt{urimanager} library provides the URI
+   of a notion (an URL). The \texttt{urimanager} \component{} provides the URI
    data type and several utility functions over URIs. The
-   \texttt{cic\_proof\_checking} library calls the \texttt{getter} library
-   every time it needs to retrieve the definition of a mathematical notion
-   referenced by a term that is being type-checked. 
+   \texttt{cic\_proof\_checking} \component{} calls the \GETTER
+   \component{} every time it needs to retrieve the definition of a mathematical
+   notion referenced by a term that is being type-checked. 
 
    The Proof Checker is the Web service that provides an interface
-   to the \texttt{cic\_proof\_checking} library.
+   to the \texttt{cic\_proof\_checking} \component.
 
    We use metadata and a sort of crawler to index the mathematical notions
    in the distributed library. We are interested in retrieving a notion
    by matching, instantiation or generalization of a user or system provided
-   mathematical expression. Thus we need to collect metadata over the fully
+   mathematical formula. Thus we need to collect metadata over the fully
    specified terms and to store the metadata in some kind of (relational)
-   database for later usage. The \texttt{hmysql} library provides a simplified
+   database for later usage. The \texttt{hmysql} \component{} provides
+   a simplified
    interface to a (possibly remote) MySql database system used to store the
-   metadata. The \texttt{metadata} library defines the data type of the metadata
+   metadata. The \texttt{metadata} \component{} defines the data type of the
+   metadata
    we are collecting and the functions that extracts the metadata from the
    mathematical notions (the main functionality of the crawler).
-   The \texttt{whelp} library implements a search engine that performs
+   The \texttt{whelp} \component{} implements a search engine that performs
    approximated queries by matching/instantiation/generalization. The queries
    operate only on the metadata and do not involve any actual matching
    (that will be described later on and that is implemented in the
-    \texttt{cic\_unification} library). Not performing any actual matching
+    \texttt{cic\_unification} \component). Not performing any actual matching
    the query only returns a complete and hopefully small set of matching
    candidates. The process that has issued the query is responsible of
    actually retrieving from the distributed library the candidates to prune
    out false matches if interested in doing so.
 
    The Whelp search engine is the Web service that provides an interface to
-   the \texttt{whelp} library.
-
+   the \texttt{whelp} \component.
+
+   According to our vision, the library is developed collaboratively so that
+   changing or removing a notion can invalidate other notions in the library.
+   Moreover, changing or removing a notion requires a corresponding change
+   in the metadata database. The \texttt{library} \component{} is responsible
+   of preserving the coherence of the library and the database. For instance,
+   when a notion is removed, all the notions that depend on it and their
+   metadata are removed from the library. This aspect will be better detailed
+   in Sect.~\ref{sec:libmanagement}.
+   
 \subsection{Partially specified terms}
 \emph{Partially specified terms} are CIC terms where subterms can be omitted.
 Omitted subterms can bear no information at all or they may be associated to
@@ -397,14 +479,14 @@ occurrence of a metavariable. A metavariable stand for a term whose type is
 given by the conclusion of the sequent. The term must be closed in the
 context that is given by the ordered list of hypotheses of the sequent.
 The explicit substitution instantiates every hypothesis with an actual
-value for the term bound by the hypothesis.
+value for the variable bound by the hypothesis.
 
 Partially specified terms are not required to be well-typed. However a
 partially specified term should be \emph{refinable}. A \emph{refiner} is
 a type-inference procedure that can instantiate implicit terms and
 metavariables and that can introduce \emph{implicit coercions} to make a
-partially specified term be well-typed. The refiner of \MATITA{} is implemented
-in the \texttt{cic\_unification} library. As the type checker is based on
+partially specified term well-typed. The refiner of \MATITA{} is implemented
+in the \texttt{cic\_unification} \component. As the type checker is based on
 the conversion check, the refiner is based on \emph{unification} that is
 a procedure that makes two partially specified term convertible by instantiating
 as few as possible metavariables that occur in them.
@@ -418,9 +500,16 @@ prove.
 \emph{Tactics} are the procedures that the user can apply to progress in the
 proof. A tactic proves a conjecture possibly creating new (and hopefully
 simpler) conjectures. The implementation of tactics is given in the
-\texttt{tactics} library. It is heavily based on the refinement and unification
-procedures of the \texttt{cic\_unification} library. \TODO{citare paramodulation
-da qualche part o toglierla dal grafo}
+\texttt{tactics} \component. It is heavily based on the refinement and
+unification procedures of the \texttt{cic\_unification} \component.
+
+The \texttt{grafite} \component{} defines the abstract syntax tree (AST) for the
+commands of the \MATITA{} proof assistant. Most of the commands are tactics.
+Other commands are used to give definitions and axioms or to state theorems
+and lemmas. The \texttt{grafite\_engine} \component{} is the core of \MATITA{}.
+It implements the semantics of each command in the grafite AST as a function
+from status to status.  It implements also an undo function to go back to
+previous statuses.
 
 As fully specified terms, partially specified terms are not well suited
 for user consumption since their syntax is not extendible and it is not
@@ -429,7 +518,9 @@ an improvement over fully specified terms since they allow to omit redundant
 information that can be inferred by the refiner.
 
 \subsection{Content level terms}
-The language used to communicate proofs and expecially expressions with the
+\label{sec:contentintro}
+
+The language used to communicate proofs and expecially formulae with the
 user does not only needs to be extendible and accomodate the usual mathematical
 notation. It must also reflect the comfortable degree of imprecision and
 ambiguity that the mathematical language provides.
@@ -452,7 +543,7 @@ very precise on the types he is using and their representation. However,
 to communicate formulae with the user and with external tools, it seems good
 practice to stick to the usual imprecise mathematical ontology. In the
 Mathematical Knowledge Management community this imprecise language is called
-the \emph{content level} representation of expressions.
+the \emph{content level} representation of formulae.
 
 In \MATITA{} we provide two translations: from partially specified terms
 to content level terms and the other way around. The first translation can also
@@ -461,18 +552,19 @@ case of partially specified term where no metavariable or implicit term occurs.
 
 The translation from partially specified terms to content level terms must
 discriminate between terms used to represent proofs and terms used to represent
-expressions. The firsts are translated to a content level representation of
-proof steps that can easily be rendered in natural language. The latters
-are translated to MathML Content formulae. MathML Content~\cite{mathml} is a W3C
-standard
-for the representation of content level expressions in an XML extensible format.
+formulae. The firsts are translated to a content level representation of
+proof steps that can easily be rendered in natural language. The representation
+adopted has greatly influenced the OMDoc~\cite{omdoc} proof format that is now
+isomorphic to it. Terms that represent formulae are translated to MathML
+Content formulae. MathML Content~\cite{mathml} is a W3C standard
+for the representation of content level formulae in an XML extensible format.
 
 The translation to content level is implemented in the
-\texttt{acic\_content} library. Its input are \emph{annotated partially
+\texttt{acic\_content} \component. Its input are \emph{annotated partially
 specified terms}, that are maximally unshared
 partially specified terms enriched with additional typing information for each
 subterm. This information is used to discriminate between terms that represent
-proofs and terms that represent expressions. Part of it is also stored at the
+proofs and terms that represent formulae. Part of it is also stored at the
 content level since it is required to generate the natural language rendering
 of proofs. The terms need to be maximally unshared (i.e. they must be a tree
 and not a DAG). The reason is that to the occurrences of a subterm in
@@ -480,25 +572,47 @@ two different positions we need to associate different typing informations.
 This association is made easier when the term is represented as a tree since
 it is possible to label each node with an unique identifier and associate
 the typing information using a map on the identifiers.
-The \texttt{cic\_acic} library annotates partially specified terms.
+The \texttt{cic\_acic} \component{} unshares and annotates terms. It is used
+by the \texttt{library} \component{} since fully specified terms are stored
+in the library in their annotated form.
 
 We do not provide yet a reverse translation from content level proofs to
-partially specified terms. But in \texttt{disambiguation} we do provide
-the reverse translation for expressions. The mapping from
-content level expressions to partially specified terms is not unique due to
+partially specified terms. But in \texttt{cic\_disambiguation} we do provide
+the reverse translation for formulae. The mapping from
+content level formulae to partially specified terms is not unique due to
 the ambiguity of the content level. As a consequence the translation
 is guided by an \emph{interpretation}, that is a function that chooses for
-every ambiguous expression one partially specified term. The
-\texttt{disambiguation} library contains the implementation of the
-disambiguation algorithm we presented in \cite{disambiguation} that is
+every ambiguous formula one partially specified term. The
+\texttt{cic\_disambiguation} \component{} implements the
+disambiguation algorithm we presented in~\cite{disambiguation} that is
 responsible of building in an efficicent way the set of all ``correct''
 interpretations. An interpretation is correct if the partially specified term
 obtained using the interpretation is refinable.
 
+In the last section we have described the semantics of a command as a
+function from status to status. We also suggested that the formulae in a
+command are encoded as partially specified terms. However, consider the
+command ``\texttt{replace} $x$ \texttt{with} $y^2$''. Until the occurrence
+of $x$ to be replaced is located, its context is unknown. Since $y^2$ must
+replace $x$ in that context, its encoding as a term cannot be computed
+until $x$ is located. In other words, $y^2$ must be disambiguated in the
+context of the occurrence $x$ it must replace.
+
+The elegant solution we have implemented consists in representing terms
+in a command as function from a context to a partially refined term. The
+function is obtained by partially applying our disambiguation function to
+the content term to be disambiguated. Our solution should be compared with
+the one adopted in the Coq system (where ambiguity is only relative to
+DeBrujin indexes). In Coq variables can be bound either by name or by
+position. This makes more complex every operation over terms (i.e. according
+to our architecture every module that depends on \texttt{cic}). Moreover,
+this solution cannot cope with other forms of ambiguity (as the meaning
+of the $~^2$ exponent in the previous example that depends on the context).
+
 \subsection{Presentation level terms}
 
 Content level terms are a sort of abstract syntax trees for mathematical
-expressions and proofs. The concrete syntax given to these abstract trees
+formulae and proofs. The concrete syntax given to these abstract trees
 is called \emph{presentation level}.
 
 The main important difference between the content level language and the
@@ -516,10 +630,10 @@ formatting boxes. Since the language of formatting boxes is very simple,
 many equivalent specifications exist and we have adopted our own, called
 BoxML.
 
-The \texttt{content\_pres} library contains the implementation of the
+The \texttt{content\_pres} \component{} contains the implementation of the
 translation from content level terms to presentation level terms. The
 rendering of presentation level terms is left to the application that uses
-the library. However, in the \texttt{hgdome} library we provide a few
+the \component. However, in the \texttt{hgdome} \component{} we provide a few
 utility functions to build a \GDOME~\cite{gdome2} MathML+BoxML tree from our
 presentation
 level terms. \GDOME{} MathML+BoxML trees can be rendered by the GtkMathView
@@ -531,7 +645,9 @@ Semantic selection is a technique that consists in enriching the presentation
 level terms with pointers to the content level terms and to the partially
 specified terms they correspond to. Highlight of formulae in the widget is
 constrained to selection of meaningful expressions, i.e. expressions that
-correspond to a lower\footnote{\TODO{non abbiamo parlato di ``ordine''}} level term. Once the rendering of a lower level term is
+correspond to a lower level term, that is a content term or a partially or
+fully specified term.
+Once the rendering of a lower level term is
 selected it is possible for the application to retrieve the pointer to the
 lower level term. An example of applications of semantic selection is
 \emph{semantic cut\&paste}: the user can select an expression and paste it
@@ -543,23 +659,46 @@ The reverse translation from presentation level terms to content level terms
 is implemented by a parser that is also found in \texttt{content\_pres}.
 Differently from the translation from content level terms to partially
 refined terms, this translation is not ambiguous. The reason is that the
-parsing library we have adopted (CamlP4) is not able to parse ambiguous
+parsing tool we have adopted (CamlP4) is not able to parse ambiguous
 grammars. Thus we require the mapping from presentation level terms
 (concrete syntax) to content level terms (abstract syntax) to be unique.
 This means that the user must fix once and for all the associativity and
-precedence level of every operator he is using. In prctice this limitation
+precedence level of every operator he is using. In practice this limitation
 does not seem too strong. The reason is that the target of the
 translation is an ambiguous language and the user is free to associate
 to every content level term several different interpretations (as a
 partially specified term).
 
+Both the direct and reverse translation from presentation to content level
+terms are parameterized over the user provided mathematical notation. 
+The \texttt{lexicon} \component{} is responsible of managing the lexicon,
+that is the set of active notations. It defines an abstract syntax tree
+of commands to declare and activate new notations and it implements the
+semantics of these commands. It also implements undoing of the semantic
+actions. Among the commands there are hints to the
+disambiguation algorithm that are used to control and speed up disambiguation.
+These mechanisms will be further discussed in Sect.~\ref{sec:disambiguation}.
+
+Finally, the \texttt{grafite\_parser} \component{} implements a parser for
+the concrete syntax of the commands of \MATITA. The parser process a stream
+of characters and returns a stream of abstract syntax trees (the ones
+defined by the \texttt{grafite} component and whose semantics is given
+by \texttt{grafite\_engine}). When the parser meets a command that changes
+the lexicon, it invokes the \texttt{lexicon} \component{} to immediately
+process the command. When the parser needs to parse a term at the presentation
+level, it invokes the already described parser for terms contained in
+\texttt{content\_pres}.
+
 The \MATITA{} proof assistant and the \WHELP{} search engine are both linked
-against the \texttt{cic\_disambiguation} and \texttt{content\_pres} libraries
+against the \texttt{grafite\_parser} \components{}
 since they provide an interface to the user. In both cases the formulae
-written by the user are parsed using the \texttt{content\_pres} library and
-then disambiguated using the \texttt{cic\_disambiguation} library.
+written by the user are parsed using the \texttt{content\_pres} \component{} and
+then disambiguated using the \texttt{cic\_disambiguation} \component.
+However, only \MATITA{} is linked against the \texttt{grafite\_engine} and
+\texttt{tactics} components since \WHELP{} can only execute those ASTs that
+correspond to queries (implemented in the \texttt{whelp} component).
 
-The \UWOBO{} Web service wraps the \texttt{content\_pres} library,
+The \UWOBO{} Web service wraps the \texttt{content\_pres} \component,
 providing a rendering service for the documents in the distributed library.
 To render a document given its URI, \UWOBO{} retrieves it using the
 \GETTER{} obtaining a document with fully specified terms. Then it translates
@@ -567,37 +706,464 @@ it to the presentation level passing through the content level. Finally
 it returns the result document to be rendered by the user's
 browser.\footnote{\TODO{manca la passata verso HTML}}
 
-\hrule
 
-At the bottom of the DAG we have a few libraries (\texttt{extlib},
-\texttt{xml} and the \texttt{registry}) that provide a core of
-useful functions used everywhere else. In particular, the \texttt{xml} library
-to easily represent, parse and pretty-print XML files is a central component
-since in HELM every piece of information is stored in \ldots. [FINIRE]
-The other basic libraries provide often needed operations over generic
-data structures (\texttt{extlib}) and central storage for configuration options
-(the \texttt{registry}).
+The \components{} not yet described (\texttt{extlib}, \texttt{xml},
+\texttt{logger}, \texttt{registry} and \texttt{utf8\_macros}) are 
+minor \components{} that provide a core of useful functions and basic
+services missing from the standard library of the programming language.
+%In particular, the \texttt{xml} \component{} is used to easily represent,
+%parse and pretty-print XML files.
+
+\section{Library Management}
+
+\subsection{Indexing and searching}
+
+
+\subsection{Compilation and cleaning}
+\label{sec:libmanagement}
+
+%
+%goals: consentire sviluppo di una librearia mantenendo integrita' referenziale e usando le teconologie nostre (quindi con metadati, XML, libreria visibile)
+%\subsubsection{Composition}
+%scripts.ma, .moo, XML, metadata
+%\subsubsection{Compilation}
+%analogie con compilazione classica dso.\\
+%granularita' differenti per uso interattivo e non
+%\paragraph{Batch}
+%- granularita' .ma/buri \\
+%-- motivazioni\\
+%- come si calcolano le dipendenze\\
+%- quando la si usa\\
+%- metodi (cc e clean)\\
+%- garanzie
+%\paragraph{Interactive}
+%- granularita' fine\\
+%-- motivazioni
+%\label{sec:libmanagement}
+%consistenza: integrita' referenziale
+%Goals: mantenere consistente la rappresentazione della libreria su
+%memoria persistente consentendo di compilare e pulire le compilation
+%unit (.ma).\\
+%Vincoli: dipendenze oggetti-oggetti e metadati-oggetti\\
+%Due livelli di gestione libreria, uno e' solo in fase interattiva dove la compilazione e' passo passo: \\
+%--- granularita' oggetto per matita interactive\\
+%--- granularita' baseuri (compilation unit) per la libreria\\
+%In entrmbi i casi ora:\\
+%--- matitaSync: add, remove, timetravel(facility-macro tra 2 stati)[obj]\\
+%--- matitaCleanLib: clean\_baseuri (che poi usa matitaSync a sua volta)[comp1]\\
+%Vincoli di add: typecheck ( ==$>$ tutto quello che usa sta in lib)\\
+%Vincoli di remove: \\
+%--- la remove di mSync non li controlla (ma sa cosa cancellare per ogni uri)\\
+%--- la clean\_baseuri calcola le dipendenze con i metadati (o anche i moo direi) e li rispetta\\
+%Undo di matita garantisce la consistenza a patto che l'history che tiene sia ok\\
+%Undo della lib (mClean) garantisce la consistenza (usando moo o Db).\\
+
+The aim of this section is to describe the way \MATITA{} 
+preserves the consistency and the availability of the library
+using the \WHELP{} technology, in response to the user addition or 
+removal of mathematical objects.
+
+As already sketched in \ref{fully-spec} the output of the
+compilation of a script is split among two storage media, a
+classical filesystem and a relational database. The former is used to
+store the XML encoding of the objects defined in the script, the
+disambiguation aliases and the interpretation and notational convention defined,
+while the latter is used to store all the metadata needed by
+\WHELP{}.
+
+While the consistency of the data store in the two media has
+nothing to do with the nature of
+the content of the library and is thus uninteresting (but really
+tedious to implement and keep bug-free), there is a deeper
+notion of mathematical consistency we need to provide. Each object
+must reference only defined object (i.e. each proof must use only
+already proved theorems). 
+
+We will focus on how \MATITA{} ensures the interesting kind
+of consistency during the formalization of a mathematical theory, 
+giving the user the freedom of adding, removing, modifying objects
+without loosing the feeling of an always visible and browsable
+library.
+
+\subsubsection{Compilation}
+
+The typechecker component guarantees that if an object is well typed
+it depends only on well typed objects available in the library,
+that is exactly what we need to be sure that the logic consistency of
+the library is preserved. We have only to find the right order of
+compilation of the scripts that compose the user development.
+
+For this purpose we provide a tool called \MATITADEP{}
+that takes in input the list of files that compose the development and
+outputs their dependencies in a format suitable for the GNU \texttt{make} tool.
+The user is not asked to run \MATITADEP{} by hand, but
+simply to tell \MATITA{} the root directory of his development (where all
+script files can be found) and \MATITA{} will handle all the compilation
+related tasks, including dependencies calculation.
+To compute dependencies it is enough to look at the script files for
+inclusions of other parts of the development or for explicit
+references to other objects (i.e. with explicit aliases, see
+\ref{sec:disambaliases}). 
+
+The output of the compilation is immediately available to the user
+trough the \WHELP{} technology, since all metadata are stored in a
+user-specific area of the database where the search engine has read
+access, and all the automated tactics that operates on the whole
+library, like \AUTO, have full visibility of the newly defined objects.
+
+Compilation is rather simple, and the only tricky case is when we want
+to compile again the same script, maybe after the removal of a
+theorem. Here the policy is simple: clean the output before recompiling.
+As we will see in the next section cleaning will ensure that
+there will be no theorems in the development that depends on the
+removed items.
+
+\subsubsection{Cleaning}
+
+With the term ``cleaning'' we mean the process of removing all the
+results of an object compilation. In order to keep the consistency of
+the library, cleaning an object requires the (recursive) cleaning
+of all the objects that depend on it (\emph{reverse dependencies}).
+
+The calculation of the reverse dependencies can be computed in two
+ways, using the relational database or using a simpler set of metadata
+that \MATITA{} saves in the filesystem as a result of compilation. The
+former technique is the same used by the \emph{Dependency Analyzer}
+described in \cite{zack-master} and really depends on a relational
+database.
+
+The latter is a fall-back in case the database is not
+available.\footnote{Due to the complex deployment of a large piece of
+software like a database, it is a common practice for the \HELM{} team
+to use a shared remote database, that may be unavailable if the user
+workstation lacks network connectivity.} This facility has to be
+intended only as a fall-back, since the queries of the \WHELP{}
+technology depend require a working database.
+
+Cleaning guarantees that if an object is removed there are no dandling
+references to it, and that the part of the library still compiled is
+consistent. Since cleaning involves the removal of all the results of
+the compilation, metadata included, the library browsable trough the
+\WHELP{} technology is always kept up to date.
+
+\subsubsection{Batch vs Interactive}
+
+\MATITA{} includes an interactive graphical interface and a batch
+compiler (\MATITAC). Only the former is intended to be used directly by the
+user, the latter is automatically invoked when a
+part of the user development is required (for example issuing an
+\texttt{include} command) but not yet compiled.
+
+While they share the same engine for compilation and cleaning, they
+provide different granularity. The batch compiler is only able to
+compile a whole script and similarly to clean only a whole script
+(together with all the other scripts that rely on an object defined in
+it). The interactive interface is able to execute single steps of
+compilation, that may include the definition of an object, and
+similarly to undo single steps. Note that in the latter case there is
+no risk of introducing dangling references since the \MATITA{} user
+interface inhibit undoing a step which is not the last executed.
+
+\subsection{Automation}
+
+\subsection{Naming convention}
+A minor but not entirely negligible aspect of \MATITA{} is that of
+adopting a (semi)-rigid naming convention for identifiers, derived by 
+our studies about metadata for statements. 
+The convention is only applied to identifiers for theorems 
+(not definitions), and relates the name of a proof to its statement.
+The basic rules are the following:
+\begin{itemize}
+\item each identifier is composed by an ordered list of (short)
+names occurring in a left to right traversal of the statement; 
+\item all identifiers should (but this is not strictly compulsory) 
+separated by an underscore,
+\item identifiers in two different hypothesis, or in an hypothesis
+and in the conlcusion must be separated by the string ``\verb+_to_+'';
+\item the identifier may be followed by a numerical suffix, or a
+single or duoble apostrophe.
+
+\end{itemize}
+Take for instance the theorem
+\[\forall n:nat. n = plus \; n\; O\]
+Possible legal names are: \verb+plus_n_O+, \verb+plus_O+, 
+\verb+eq_n_plus_n_O+ and so on. 
+Similarly, consider the theorem 
+\[\forall n,m:nat. n<m \to n \leq m\]
+In this case \verb+lt_to_le+ is a legal name, 
+while \verb+lt_le+ is not.\\
+But what about, say, the symmetric law of equality? Probably you would like 
+to name such a theorem with something explicitly recalling symmetry.
+The correct approach, 
+in this case, is the following. You should start with defining the 
+symmetric property for relations
+
+\[definition\;symmetric\;= \lambda A:Type.\lambda R.\forall x,y:A.R x y \to R y x \]
+
+Then, you may state the symmetry of equality as
+\[ \forall A:Type. symmetric \;A\;(eq \; A)\]
+and \verb+symmetric_eq+ is valid \MATITA{} name for such a theorem. 
+So, somehow unexpectedly, the introduction of semi-rigid naming convention
+has an important benefical effect on the global organization of the library, 
+forcing the user to define abstract notions and properties before 
+using them (and formalizing such use).
+
+Two cases have a special treatment. The first one concerns theorems whose
+conclusion is a (universally quantified) predicate variable, i.e. 
+theorems of the shape
+$\forall P,\dots.P(t)$.
+In this case you may replace the conclusion with the word
+``elim'' or ``case''.
+For instance the name \verb+nat_elim2+ is a legal name for the double
+induction principle.
+
+The other special case is that of statements whose conclusion is a
+match expression. 
+A typical example is the following
+\begin{verbatim}
+  \forall n,m:nat. 
+      match (eqb n m) with
+        [ true  \Rightarrow n = m 
+        | false \Rightarrow n \neq m]
+\end{verbatim}
+where $eqb$ is boolean equality.
+In this cases, the name can be build starting from the matched
+expression and the suffix \verb+_to_Prop+. In the above example, 
+\verb+eqb_to_Prop+ is accepted. 
+
+\section{User interface}
+
+\subsection{Disambiguation}
+\label{sec:disambiguation}
+
+Software applications that involve input of mathematical content should strive
+to require the user as less drift from informal mathematics as possible. We
+believe this to be a fundamental aspect of such applications user interfaces.
+Being that drift in general very large when inputing
+proofs~\cite{debrujinfactor}, in \MATITA{} we achieved good results for
+mathematical formulae which can be input using a \TeX-like encoding (the
+concrete syntax corresponding to presentation level terms) and are then
+translated (in multiple steps) to partially specified terms as sketched in
+Sect.~\ref{sec:contentintro}.
+
+The key component of the translation is the generic disambiguation algorithm
+implemented in the \texttt{disambiguation} component of Fig.~\ref{fig:libraries}
+and presented in~\cite{disambiguation}. In this section we present how to use
+such an algorithm in the context of the development of a library of formalized
+mathematics. We will see that using multiple passes of the algorithm, varying
+some of its parameters, helps in keeping the input terse without sacrificing
+expressiveness.
+
+\subsubsection{Disambiguation aliases}
+\label{sec:disambaliases}
+Let's start with the definition of the ``strictly greater then'' notion over
+(Peano) natural numbers.
+
+\begin{grafite}
+include "nat/nat.ma".
+..
+definition gt: nat \to nat \to Prop \def
+  \lambda n, m. m < n.
+\end{grafite}
+
+The \texttt{include} statement adds the requirement that the part of the library
+defining the notion of natural numbers should be defined before
+processing the what follows. Note indeed that the algorithm presented
+in~\cite{disambiguation} does not describe where interpretations for ambiguous
+expressions come from, since it is application-specific. As a first
+approximation, we will assume that in \MATITA{} they come from the library (i.e.
+all interpretations available in the library are used) and the \texttt{include}
+statements are used to ensure the availability of required library slices (see
+Sect.~\ref{sec:libmanagement}).
+
+While processing the \texttt{gt} definition, \MATITA{} has to disambiguate two
+terms: its type and its body. Being available in the required library only one
+interpretation both for the unbound identifier \texttt{nat} and for the
+\OP{<} operator, and being the resulting partially specified term refinable,
+both type and body are easily disambiguated.
+
+Now suppose we have defined integers as signed natural numbers, and that we want
+to prove a theorem about an order relationship already defined on them (which of
+course overload the \OP{<} operator):
 
-\texttt{urimanager}
+\begin{grafite}
+include "Z/z.ma".
+..
+theorem Zlt_compat:
+  \forall x, y, z. x < y \to y < z \to x < z.
+\end{grafite}
 
-\texttt{getter}
+Since integers are defined on top of natural numbers, the part of the library
+concerning the latters is available when disambiguating \texttt{Zlt\_compat}'s
+type. Thus, according to the disambiguation algorithm, two different partially
+specified terms could be associated to it. At first, this might not be seen as a
+problem, since the user is asked and can choose interactively which of the two
+she had in mind. However in the long run it has the drawbacks of inhibiting
+batch compilation of the library (a technique used in \MATITA{} for behind the
+scene compilation when needed, e.g. when an \texttt{include} is issued) and
+yields to poor user interaction (imagine how tedious would be to be asked for a
+choice each time you re-evaluate \texttt{Zlt\_compat}!).
+
+For this reason we added to \MATITA{} the concept of \emph{disambiguation
+aliases}. Disambiguation aliases are one-to-many mappings from ambiguous
+expressions to partially specified terms, which are part of the runtime status
+of \MATITA. They can be provided by users with the \texttt{alias} statement, but
+are usually automatically added when evaluating \texttt{include} statements
+(\emph{implicit aliases}). Aliases implicitely inferred during disambiguation
+are remembered as well. Moreover, \MATITA{} does it best to ensure that terms
+which require interactive choice are saved in batch compilable format. Thus,
+after evaluating the above theorem the script will be changed to the following
+snippet (assuming that the interpretation of \OP{<} over integers has been
+choosed):
+
+\begin{grafite}
+alias symbol "lt" = "integer 'less than'".
+theorem Zlt_compat:
+  \forall x, y, z. x < y \to y < z \to x < z.
+\end{grafite}
 
-\texttt{cic}
+But how are disambiguation aliases used? Since they come from the parts of the
+library explicitely included we may be tempted of using them as the only
+available interpretations. This would speed up the disambiguation, but may fail.
+Consider for example:
+
+\begin{grafite}
+theorem lt_mono: \forall x, y, k. x < y \to x < y + k.
+\end{grafite}
+
+and suppose that the \OP{+} operator is defined only on natural numbers. If
+the alias for \OP{<} points to the integer version of the operator, no
+refinable partially specified term matching the term could be found.
+
+For this reason we choosed to attempt \emph{multiple disambiguation passes}. A
+first pass attempt to disambiguate using the last available disambiguation
+aliases (\emph{mono aliases} pass), in case of failure the next pass try again
+the disambiguation forgetting the aliases and using the whole library to
+retrieve interpretation for ambiguous expressions (\emph{library aliases} pass).
+Since the latter pass may lead to too many choices we intertwined an additional
+pass among the two which use as interpretations all the aliases coming for
+included parts of the library (\emph{multi aliases} phase). This is the reason
+why aliases are \emph{one-to-many} mappings instead of one-to-one. This choice
+turned out to be a well-balanced trade-off among performances (earlier passes
+fail quickly) and degree of ambiguity supported for presentation level terms.
+
+\subsubsection{Operator instances}
+
+Let's suppose now we want to define a theorem relating ordering relations on
+natural and integer numbers. The way we would like to write such a theorem (as
+we can read it in the \MATITA{} standard library) is:
+
+\begin{grafite}
+include "Z/z.ma".
+include "nat/orders.ma".
+..
+theorem lt_to_Zlt_pos_pos:
+  \forall n, m: nat. n < m \to pos n < pos m. 
+\end{grafite}
+
+Unfortunately, none of the passes described above is able to disambiguate its
+type, no matter how aliases are defined. This is because the \OP{<} operator
+occurs twice in the content level term (it has two \emph{instances}) and two
+different interpretations for it have to be used in order to obtain a refinable
+partially specified term. To address this issue, we have the ability to consider
+each instance of a single symbol as a different ambiguous expression in the
+content level term, and thus we can assign a different interpretation to each of
+them. A disambiguation pass which exploit this feature is said to be using
+\emph{fresh instances}.
+
+Fresh instances lead to a non negligible performance loss (since the choice of
+an interpretation for one instances does not constraint the choice for the
+others). For this reason we always attempt a fresh instances pass only after
+attempting a non-fresh one.
+
+\paragraph{One-shot aliases} Disambiguation aliases as seen so far are
+instance-independent. However, aliases obtained as a result of a disambiguation
+pass which uses fresh instances ought to be instance-dependent, that is: to
+ensure a term can be disambiguated in a batch fashion we may need to state that
+an \emph{i}-th instance of a symbol should be mapped to a given partially
+specified term. Instance-depend aliases are meaningful only for the term whose
+disambiguation generated it. For this reason we call them \emph{one-shot
+aliases} and \MATITA{} doesn't use it to disambiguate further terms down in the
+script.
+
+\subsubsection{Implicit coercions}
+
+Let's now consider a (rather hypothetical) theorem about derivation:
+
+\begin{grafite}
+theorem power_deriv:
+  \forall n: nat, x: R. d x ^ n dx = n * x ^ (n - 1).
+\end{grafite}
+
+and suppose there exists a \texttt{R \TEXMACRO{to} nat \TEXMACRO{to} R}
+interpretation for \OP{\^}, and a real number interpretation for \OP{*}.
+Mathematichians would write the term that way since it is well known that the
+natural number \texttt{n} could be ``injected'' in \IR{} and considered a real
+number for the purpose of real multiplication. The refiner of \MATITA{} supports
+\emph{implicit coercions} for this reason: given as input the above content
+level term, it will return a partially specified term where in place of
+\texttt{n} the application of a coercion from \texttt{nat} to \texttt{R} appears
+(assuming it has been defined as such of course).
+
+Nonetheless coercions are not always desirable. For example, in disambiguating
+\texttt{\TEXMACRO{forall} x: nat. n < n + 1} we don't want the term which uses
+two coercions from \texttt{nat} to \texttt{R} around \OP{<} arguments to show up
+among the possible partially specified term choices. For this reason in
+\MATITA{} we always try first a disambiguation pass which require the refiner
+not to use the coercions and only in case of failure we attempt a
+coercion-enabled pass.
+
+It is interesting to observe also the relationship among operator instances and
+implicit coercions. Consider again the theorem \texttt{lt\_to\_Zlt\_pos\_pos},
+which \MATITA{} disambiguated using fresh instances. In case there exists a
+coercion from natural numbers to (positive) integers (which indeed does, it is
+the \texttt{pos} constructor itself), the theorem can be disambiguated using
+twice that coercion on the left hand side of the implication. The obtained
+partially specified term however would not probably be the expected one, being a
+theorem which prove a trivial implication. For this reason we choose to always
+prefer fresh instances over implicit coercions, i.e. we always attempt
+disambiguation passes with fresh instances and no implicit coercions before
+attempting passes with implicit coercions.
+
+\subsubsection{Disambiguation passes}
+
+According to the criteria described above in \MATITA{} we choose to perform the
+sequence of disambiguation passes depicted in Tab.~\ref{tab:disambpasses}.  In
+our experience that choice implements a good trade off among disambiguation time
+and admitted ambiguity in terms input by users.
+
+\begin{table}[ht]
+ \caption{Sequence of disambiguation passes used in \MATITA.\strut}
+ \label{tab:disambpasses} 
+ \begin{center}
+  \begin{tabular}{c|c|c|c}
+   \multicolumn{1}{p{1.5cm}|}{\centering\raisebox{-1.5ex}{\textbf{Pass}}}
+   & \multicolumn{1}{p{3.1cm}|}{\centering\textbf{Disambiguation aliases}}
+   & \multicolumn{1}{p{2.5cm}|}{\centering\textbf{Operator instances}}
+   & \multicolumn{1}{p{2.5cm}}{\centering\textbf{Implicit coercions}} \\
+   \hline
+   \PASS & Mono aliases   & Shared         & Disabled \\
+   \PASS & Multi aliases  & Shared         & Disabled \\
+   \PASS & Mono aliases   & Fresh instances & Disabled \\
+   \PASS & Multi aliases  & Fresh instances & Disabled \\
+   \PASS & Mono        aliases   & Fresh instances & Enabled  \\
+   \PASS & Multi aliases  & Fresh instances & Enabled  \\
+   \PASS & Library aliases& Fresh instances & Enabled
+  \end{tabular}
+ \end{center}
+\end{table}
+
+\subsection{Patterns}
 
-\section{Partially specified terms}
---- il mondo delle tattiche e dintorni ---
 serve una intro che almeno cita il widget (per i patterns) e che fa
 il resoconto delle cose che abbiamo e che non descriviamo,
 sottolineando che abbiamo qualcosa da dire sui pattern e sui
 tattichini.\\
 
-
-
-\subsection{Patterns}
 Patterns are the textual counterpart of the MathML widget graphical
 selection.
 
-Matita benefits of a graphical interface and a powerful MathML rendering
+\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 tactics, for example, to some subterms of the
@@ -750,8 +1316,8 @@ 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
+\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.
 
@@ -811,6 +1377,7 @@ 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{Tacticals}
 There are mainly two kinds of languages used by proof assistants to recorder
 proofs: tactic based and declarative. We will not investigate the philosophy
@@ -953,7 +1520,8 @@ making it impossible to read them again.
 \MATITA{} tacticals syntax is reported in table \ref{tab:tacsyn}.
 While one would expect to find structured constructs like 
 $\verb+do+~n~\NT{tactic}$ the syntax allows pieces of tacticals to be written.
-This is essential for base idea behind matita tacticals: step-by-step execution.
+This is essential for base idea behind \MATITA{} tacticals: step-by-step
+execution.
 
 The low-level tacticals implementation of \MATITA{} allows a step-by-step
 execution of a tactical, that substantially means that a $\NT{block\_kind}$ is
@@ -963,7 +1531,7 @@ even being a so simple idea:
 \item[Proof structuring] 
   is much easier. Consider for example a proof by induction, and imagine you
   are using classical tacticals in one of the state of the
-  art graphical interfaces for proof assistant like Proof General or Coq Ide.
+  art graphical interfaces for proof assistant like Proof General or \COQIDE.
   After applying the induction principle you have to choose: structure
   the proof or not. If you decide for the former you have to branch with
   ``\texttt{[}'' and write tactics for all the cases separated by 
@@ -998,18 +1566,56 @@ even being a so simple idea:
   goal) gives you the feeling of what is going on.
 \end{description}
 
+\section{Standard library}
+
+\MATITA{} is \COQ{} compatible, in the sense that every theorem of \COQ{}
+can be read, checked and referenced in further developments. 
+However, in order to test the actual usability of the system, a
+new library of results has been started from scratch. In this case, 
+of course, we wrote (and offer) the source script files, 
+while, in the case of \COQ, \MATITA{} may only rely on XML files of
+\COQ{} objects. 
+The current library just comprises about one thousand theorems in 
+elementary aspects of arithmetics up to the multiplicative property for 
+Eulers' totient function $\phi$.
+The library is organized in five main directories: $logic$ (connectives,
+quantifiers, equality, $\dots$), $datatypes$ (basic datatypes and type 
+constructors), $nat$ (natural numbers), $Z$ (integers), $Q$ (rationals).
+The most complex development is $nat$, organized in 25 scripts, listed
+in Figure\ref{scripts}
+\begin{figure}[htb]
+$\begin{array}{lll}
+nat.ma    & plus.ma & times.ma  \\
+minus.ma  & exp.ma  & compare.ma \\
+orders.ma & le\_arith.ma &  lt\_arith.ma \\   
+factorial.ma & sigma\_and\_pi.ma & minimization.ma  \\
+div\_and\_mod.ma & gcd.ma & congruence.ma \\
+primes.ma & nth\_prime.ma & ord.ma\\
+count.ma  & relevant\_equations.ma & permutation.ma \\ 
+factorization.ma & chinese\_reminder.ma & fermat\_little\_th.ma \\     
+totient.ma& & \\
+\end{array}$
+\caption{\label{scripts}\MATITA{} scripts on natural numbers}
+\end{figure}
+
+We do not plan to maintain the library in a centralized way, 
+as most of the systems do. On the contary we are currently
+developing wiki-technologies to support a collaborative 
+development of the library, encouraging people to expand, 
+modify and elaborate previous contributions.
+
+\section{Conclusions}
 
 \acknowledgements
 We would like to thank all the students that during the past
 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.
+the development of \MATITA{}, and in particular
+M.~Galat\`a, A.~Griggio, F.~Guidi, P.~Di~Lena, L.~Padovani, I.~Schena, M.~Selmi,
+and V.~Tamburrelli.
 
 \theendnotes
 
 \bibliography{matita}
 
-
 \end{document}