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RF2.agda
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{-# OPTIONS --without-K #-}
module RF2 where
open import Data.Empty
open import Data.Unit
open import Data.Sum
open import Data.Product
open import Relation.Binary.PropositionalEquality
open import Universe
open import Equiv
import TypeEquiv as T
infix 4 ⊢₀_ _=₀_ _≡₀_
infix 4 inl⟨_⟩= inr⟨_⟩=
infix 5 ⟨_,_⟩
infix 6 ⟨_,_⟩=
infix 50 _⊕_
infix 60 _⊗_
-- types
data U₀ : Set where
𝟘 𝟙 : U₀
_⊕_ _⊗_ : U₀ → U₀ → U₀
El₀ : U₀ → Set
El₀ 𝟘 = ⊥
El₀ 𝟙 = ⊤
El₀ (A ⊕ B) = El₀ A ⊎ El₀ B
El₀ (A ⊗ B) = El₀ A × El₀ B
-- terms
data ⊢₀_ : U₀ → Set where
⋆ : ⊢₀ 𝟙
inl : {A B : U₀} → (a : ⊢₀ A) → ⊢₀ (A ⊕ B)
inr : {A B : U₀} → (b : ⊢₀ B) → ⊢₀ (A ⊕ B)
⟨_,_⟩ : {A B : U₀} → (a : ⊢₀ A) → (b : ⊢₀ B) → ⊢₀ (A ⊗ B)
El⊢₀ : {A : U₀} → ⊢₀ A → El₀ A
El⊢₀ ⋆ = tt
El⊢₀ (inl a) = inj₁ (El⊢₀ a)
El⊢₀ (inr b) = inj₂ (El⊢₀ b)
El⊢₀ ⟨ a , b ⟩ = El⊢₀ a , El⊢₀ b
-- judgmental equality on terms
data _=₀_ : {A : U₀} (a b : ⊢₀ A) → Set where
⋆= : ⋆ =₀ ⋆
inl⟨_⟩= : {A B : U₀} {a b : ⊢₀ A}
→ (p : a =₀ b) → inl {B = B} a =₀ inl b
inr⟨_⟩= : {A B : U₀} {a b : ⊢₀ B}
→ (p : a =₀ b) → inr {A = A} a =₀ inr b
⟨_,_⟩= : {A B : U₀} {a b : ⊢₀ A} {c d : ⊢₀ B}
→ (p : a =₀ b) → (q : c =₀ d) → ⟨ a , c ⟩ =₀ ⟨ b , d ⟩
El=₀ : {A : U₀} {a b : ⊢₀ A} → a =₀ b → El⊢₀ a ≡ El⊢₀ b
El=₀ ⋆= = refl
El=₀ inl⟨ p ⟩= = cong inj₁ (El=₀ p)
El=₀ inr⟨ p ⟩= = cong inj₂ (El=₀ p)
El=₀ ⟨ p , q ⟩= = trans (cong (λ a → a , El⊢₀ _) (El=₀ p))
(cong (λ b → El⊢₀ _ , b) (El=₀ q))
TYPE₀ : Universe _ _
TYPE₀ = record { U = U₀; El = El₀ }
-- refl
refl=₀ : {A : U₀} → (a : ⊢₀ A) → a =₀ a
refl=₀ ⋆ = ⋆=
refl=₀ (inl a) = inl⟨ refl=₀ a ⟩=
refl=₀ (inr b) = inr⟨ refl=₀ b ⟩=
refl=₀ ⟨ a , b ⟩ = ⟨ refl=₀ a , refl=₀ b ⟩=
-- path induction
J=₀ : {A : U₀}
→ {C : (a b : ⊢₀ A) → a =₀ b → Set}
→ (c : (a : ⊢₀ A) → C a a (refl=₀ a))
→ {a b : ⊢₀ A} (p : a =₀ b)
→ C a b p
J=₀ c ⋆= = c ⋆
J=₀ c inl⟨ p ⟩= = J=₀ (λ a → c (inl a)) p
J=₀ c inr⟨ p ⟩= = J=₀ (λ b → c (inr b)) p
J=₀ c ⟨ p , q ⟩= = J=₀ (λ a → J=₀ (λ b → c ⟨ a , b ⟩) q) p
-- path induction computes
Jβ=₀ : {A : U₀}
→ {C : (a b : ⊢₀ A) → a =₀ b → Set}
→ {c : (a : ⊢₀ A) → C a a (refl=₀ a)}
→ (a : ⊢₀ A)
→ J=₀ {C = C} c (refl=₀ a) ≡ c a
Jβ=₀ ⋆ = refl
Jβ=₀ (inl a) = Jβ=₀ a
Jβ=₀ (inr b) = Jβ=₀ b
Jβ=₀ ⟨ a , b ⟩ = trans (Jβ=₀ a) (Jβ=₀ b)
-- identity types
data _≡₀_ : U₀ → U₀ → Set where
unite₊l : {A : U₀} → (𝟘 ⊕ A) ≡₀ A
uniti₊l : {A : U₀} → A ≡₀ (𝟘 ⊕ A)
unite₊r : {A : U₀} → (A ⊕ 𝟘) ≡₀ A
uniti₊r : {A : U₀} → A ≡₀ (A ⊕ 𝟘)
swap₊ : {A B : U₀} → (A ⊕ B) ≡₀ (B ⊕ A)
assocl₊ : {A B C : U₀} → (A ⊕ (B ⊕ C)) ≡₀ ((A ⊕ B) ⊕ C)
assocr₊ : {A B C : U₀} → ((A ⊕ B) ⊕ C) ≡₀ (A ⊕ (B ⊕ C))
unite⋆l : {A : U₀} → (𝟙 ⊗ A) ≡₀ A
uniti⋆l : {A : U₀} → A ≡₀ (𝟙 ⊗ A)
unite⋆r : {A : U₀} → (A ⊗ 𝟙) ≡₀ A
uniti⋆r : {A : U₀} → A ≡₀ (A ⊗ 𝟙)
swap⋆ : {A B : U₀} → (A ⊗ B) ≡₀ (B ⊗ A)
assocl⋆ : {A B C : U₀} → (A ⊗ (B ⊗ C)) ≡₀ ((A ⊗ B) ⊗ C)
assocr⋆ : {A B C : U₀} → ((A ⊗ B) ⊗ C) ≡₀ (A ⊗ (B ⊗ C))
absorbr : {A : U₀} → (𝟘 ⊗ A) ≡₀ 𝟘
absorbl : {A : U₀} → (A ⊗ 𝟘) ≡₀ 𝟘
factorzr : {A : U₀} → 𝟘 ≡₀ (A ⊗ 𝟘)
factorzl : {A : U₀} → 𝟘 ≡₀ (𝟘 ⊗ A)
dist : {A B C : U₀} → ((A ⊕ B) ⊗ C) ≡₀ ((A ⊗ C) ⊕ (B ⊗ C))
factor : {A B C : U₀} → ((A ⊗ C) ⊕ (B ⊗ C)) ≡₀ ((A ⊕ B) ⊗ C)
distl : {A B C : U₀} → (A ⊗ (B ⊕ C)) ≡₀ ((A ⊗ B) ⊕ (A ⊗ C))
factorl : {A B C : U₀} → ((A ⊗ B) ⊕ (A ⊗ C)) ≡₀ (A ⊗ (B ⊕ C))
id≡₀ : {A : U₀} → A ≡₀ A
_◎_ : {A B C : U₀} → (p : A ≡₀ B) → (q : B ≡₀ C) → (A ≡₀ C)
_⊕_ : {A B C D : U₀} → (p : A ≡₀ C) → (q : B ≡₀ D) → (A ⊕ B ≡₀ C ⊕ D)
_⊗_ : {A B C D : U₀} → (p : A ≡₀ C) → (q : B ≡₀ D) → (A ⊗ B ≡₀ C ⊗ D)
-- (p : A ≡ B) → transport (λ x → x) p
eval₀ : {A B : U₀} → (p : A ≡₀ B) → ⊢₀ A → ⊢₀ B
eval₀ p v = {!!}
-- use eval₀ to define El-eval₀
El-eval₀ : {A B : U₀} → (p : A ≡₀ B) → El₀ A → El₀ B
El-eval₀ {𝟘} p ()
El-eval₀ {𝟙} p tt = El⊢₀ (eval₀ p ⋆)
El-eval₀ {A ⊕ B} p (inj₁ a) = {!!}
El-eval₀ {A ⊕ B} p (inj₂ b) = {!!}
El-eval₀ {A ⊗ B} p (a , b) = {!!}
-- decode to equivalence
El≡₀ : {A B : U₀} → A ≡₀ B → El₀ A ≃ El₀ B
El≡₀ unite₊l = T.unite₊equiv
El≡₀ uniti₊l = T.uniti₊equiv
El≡₀ unite₊r = T.unite₊′equiv
El≡₀ uniti₊r = T.uniti₊′equiv
El≡₀ swap₊ = T.swap₊equiv
El≡₀ assocl₊ = T.assocl₊equiv
El≡₀ assocr₊ = T.assocr₊equiv
El≡₀ unite⋆l = T.unite⋆equiv
El≡₀ uniti⋆l = T.uniti⋆equiv
El≡₀ unite⋆r = T.unite⋆′equiv
El≡₀ uniti⋆r = T.uniti⋆′equiv
El≡₀ swap⋆ = T.swap⋆equiv
El≡₀ assocl⋆ = T.assocl⋆equiv
El≡₀ assocr⋆ = T.assocr⋆equiv
El≡₀ absorbr = T.distzequiv
El≡₀ absorbl = T.distzrequiv
El≡₀ factorzr = T.factorzrequiv
El≡₀ factorzl = T.factorzequiv
El≡₀ dist = T.distequiv
El≡₀ factor = T.factorequiv
El≡₀ distl = T.distlequiv
El≡₀ factorl = T.factorlequiv
El≡₀ id≡₀ = id≃
El≡₀ (p ◎ q) = El≡₀ q ● El≡₀ p
El≡₀ (p ⊕ q) = El≡₀ p ⊎≃ El≡₀ q
El≡₀ (p ⊗ q) = El≡₀ p ×≃ El≡₀ q
-- should compute and match up with the transported term
Elβ₁≡₀ : {A B : U₀} → (p : A ≡₀ B) → (a : ⊢₀ A) (b : ⊢₀ B) → _≃_.f (El≡₀ p) ≡ El-eval₀ p
Elβ₁≡₀ p = {!!}
-- lift everything to level 1
data U₁ : U₀ → Set where
⇑ : (A : U₀) → U₁ A
data _⊢₁_ : (A : U₀) → U₁ A → Set where
↑ : (A : U₀) → A ⊢₁ ⇑ A
_≡₁_ : {A : U₀} {A′ : U₁ A} (a b : A ⊢₁ A′) → Set
↑ A ≡₁ ↑ B = A ≡₀ B
-- not sure about these yet
El₁ : {A : U₀} → U₁ A → Set
El₁ (⇑ A) = A ⊢₁ ⇑ A
El⊢₁ : {A : U₀} {A′ : U₁ A} → A ⊢₁ A′ → El₁ A′
El⊢₁ (↑ A) = ↑ A
postulate
ua : ∀ {ℓ} {A B : Set ℓ} → A ≃ B → A ≡ B
El≡₁ : {A : U₀} {A′ : U₁ A} {a b : A ⊢₁ A′} → a ≡₁ b → El⊢₁ a ≡ El⊢₁ b
El≡₁ {a = ↑ A} {↑ .A} p = cong (λ _ → ↑ A) (ua (El≡₀ p))
TYPE₁ : Indexed-universe _ _ _
TYPE₁ = record { I = U₀ ; U = U₁ ; El = El₁ }