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P2 An Order-Theoretic Analysis of Universe Polymorphism

宇宙多态性的序理论分析
POPL 7(POPL)2023匹配度 1/10 · 该论文属于依赖类型论中宇宙多态的形式语义与实现,虽属 PL/形式化方向,但与用户核心关注的静态分析、LLM/Agent 结合、浮点程序分析、贝叶斯程序分析均无直接关系。引用 4 inbox
Kuen-Bang Hou (Favonia), Carlo Angiuli, Reed Mullanix
crossref: 2026-09-10

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一句话:用严格偏序范畴上的单子与位移代数刻画依赖类型论中的宇宙多态,并给出可实现的分层方案。

本文研究依赖类型论中轻量级宇宙多态(universe polymorphism)的语义与实现基础。作者提出用严格偏序范畴上的单子来刻画宇宙多态,并引入新的代数结构——位移代数(displacement algebra),在此基础上推广 McBride 的“粗略但有效分层”方案。文中给出若干奇异但一致的宇宙层级例子,并证明任意宇宙层级都可嵌入某个位移代数,从而可用该推广方案实现。多数技术结果在 Agda 中机器化验证,另提供基于位移代数的 OCaml 宇宙层级库,可供证明助手实现使用。

问题
如何在依赖类型论中为轻量级宇宙多态提供统一且可实现的理论基础,并刻画一致但非标准的宇宙层级。
方法
作者从序理论与范畴论出发,用严格偏序范畴上的单子形式化宇宙多态,并定义位移代数来推广 McBride 的分层方案;多数技术结果在 Agda 中机器化。
评估
通过若干奇异但一致的宇宙层级实例展示适用性,证明任意宇宙层级可嵌入位移代数,并给出可供证明助手使用的 OCaml 实现库。
原文摘要(Abstract)

We present a novel formulation of universe polymorphism in dependent type theory in terms of monads on the category of strict partial orders, and a novel algebraic structure, displacement algebras, on top of which one can implement a generalized form of McBride’s “crude but effective stratification” scheme for lightweight universe polymorphism. We give some examples of exotic but consistent universe hierarchies, and prove that every universe hierarchy in our sense can be embedded in a displacement algebra and hence implemented via our generalization of McBride’s scheme. Many of our technical results are mechanized in Agda, and we have an OCaml library for universe levels based on displacement algebras, for use in proof assistant implementations.

链接与引用

DOI 原文 · PDF(开放获取) ·

BibTeX
@article{paperbot2055,
  title = {An Order-Theoretic Analysis of Universe Polymorphism},
  author = {Kuen-Bang Hou (Favonia) and Carlo Angiuli and Reed Mullanix},
  journal = {Proceedings of the ACM on Programming Languages},
  volume = {7},
  number = {POPL},
  year = {2023},
  doi = {10.1145/3571250}
}