Cut Elimination in Deduction Modulo by Abstract Completion

http://www.springerlink.com/content/aw33u79065065j4t/International audienceDeduction Modulo implements Poincaré's principle by identifying deduction and computation as different paradigms and making their interaction possible. This leads to logical systems like the sequent calculus or natural deduction modulo. Even if deduction modulo is logically equivalent to first-order logic, proofs in such systems are quite different and dramatically simpler with one cost: cut elimination may not hold anymore. We prove first that it is even undecidable to know, given a congruence over propositions, if cuts can be eliminated in the sequent calculus modulo this congruence. Second, to recover the cut admissibility, we show how computation rules can be added following the classical idea of completion a la Knuth and Bendix. Because in deduction modulo, rewriting acts on terms as well as on propositions, the objects are much more elaborated than for standard completion. Under appropriate hypothesis, we prove that the sequent calculus modulo is an instance of the powerful framework of abstract canonical systems and that therefore, cuts correspond to critical proofs that abstract completion allows us to eliminate. In addition to an original and deep understanding of the interactions between deduction and computation and of the expressivity of abstract canonical systems, this provides a mechanical way to transform a sequent calculus modulo into an equivalent one admitting the cut rule, therefore extending in a significant way the applicability of mechanized proof search in deduction modulo

Assertion level proof planning with compiled strategies

This book presents new techniques that allow the automatic verification and generation of abstract human-style proofs. The core of this approach builds an efficient calculus that works directly by applying definitions, theorems, and axioms, which reduces the size of the underlying proof object by a factor of ten. The calculus is extended by the deep inference paradigm which allows the application of inference rules at arbitrary depth inside logical expressions and provides new proofs that are exponentially shorter and not available in the sequent calculus without cut. In addition, a strategy language for abstract underspecified declarative proof patterns is developed. Together, the complementary methods provide a framework to automate declarative proofs. The benefits of the techniques are illustrated by practical applications.Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich damit, das Formalisieren von Beweisen zu vereinfachen, indem Methoden entwickelt werden, um informale Beweise formal zu verifizieren und erzeugen zu können. Dazu wird ein abstrakter Kalkül entwickelt, der direkt auf der Faktenebene arbeitet, welche von Menschen geführten Beweisen relativ nahe kommt. Anhand einer Fallstudie wird gezeigt, dass die abstrakte Beweisführung auf der Fakteneben vorteilhaft für automatische Suchverfahren ist. Zusätzlich wird eine Strategiesprache entwickelt, die es erlaubt, unterspezifizierte Beweismuster innerhalb des Beweisdokumentes zu spezifizieren und Beweisskizzen automatisch zu verfeinern. Fallstudien zeigen, dass komplexe Beweismuster kompakt in der entwickelten Strategiesprache spezifiziert werden können. Zusammen bilden die einander ergänzenden Methoden den Rahmen zur Automatisierung von deklarativen Beweisen auf der Faktenebene, die bisher überwiegend manuell entwickelt werden mussten

Assertion level proof planning with compiled strategies

This book presents new techniques that allow the automatic verification and generation of abstract human-style proofs. The core of this approach builds an efficient calculus that works directly by applying definitions, theorems, and axioms, which reduces the size of the underlying proof object by a factor of ten. The calculus is extended by the deep inference paradigm which allows the application of inference rules at arbitrary depth inside logical expressions and provides new proofs that are exponentially shorter and not available in the sequent calculus without cut. In addition, a strategy language for abstract underspecified declarative proof patterns is developed. Together, the complementary methods provide a framework to automate declarative proofs. The benefits of the techniques are illustrated by practical applications.Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich damit, das Formalisieren von Beweisen zu vereinfachen, indem Methoden entwickelt werden, um informale Beweise formal zu verifizieren und erzeugen zu können. Dazu wird ein abstrakter Kalkül entwickelt, der direkt auf der Faktenebene arbeitet, welche von Menschen geführten Beweisen relativ nahe kommt. Anhand einer Fallstudie wird gezeigt, dass die abstrakte Beweisführung auf der Fakteneben vorteilhaft für automatische Suchverfahren ist. Zusätzlich wird eine Strategiesprache entwickelt, die es erlaubt, unterspezifizierte Beweismuster innerhalb des Beweisdokumentes zu spezifizieren und Beweisskizzen automatisch zu verfeinern. Fallstudien zeigen, dass komplexe Beweismuster kompakt in der entwickelten Strategiesprache spezifiziert werden können. Zusammen bilden die einander ergänzenden Methoden den Rahmen zur Automatisierung von deklarativen Beweisen auf der Faktenebene, die bisher überwiegend manuell entwickelt werden mussten