模型论是数理逻辑的一个分支,研究形式语言与其解释之间的关系。在编码智能体 harness 工程中,模型论提供了一个精确的分析框架:系统提示词是一个一阶理论 $T$,LLM 的每一次会话行为是一个结构 $M$,满足关系 $M ⊨ T$ 是衡量行为是否”正确”的数学基准。本章建立这套分析语言的全部核心概念,并揭示它在 LLM 系统中的三个根本性偏离。


模型论的基本概念

一阶语言 L: 符号的宇宙

数理逻辑中的一阶语言(first-order language)L 由两类符号构成:逻辑符号(逻辑连接词、量词、等词、变元)和非逻辑符号(常元符号、函数符号、关系符号)。逻辑符号对所有一阶语言是通用的;非逻辑符号决定了具体语言的”词汇量”——Signature $Σ = (C, F, R)$,其中 $C$ 是常元符号集、$F$ 是函数符号集(每个附有元数 n)、$R$ 是关系符号集(每个附有元数 n)。

语言 L 的语法是递归定义的:从项(terms)开始——常元符号和变元是最简项,用函数符号作用在其他项上生成复合项;项上施加关系符号得到原子公式;逻辑连接词($¬$、$∧$、$∨$、$→$、$↔︎$)和量词($∀$、$∃$)组合原子公式得到公式。这一套递归定义保证了语言的良基性(well-foundedness):每个表达式有唯一的构造树。

在模型论语境中,语言 L 本身不含意义。符号是在解释中获得意义的。

L-结构 M: 符号的执行

给定一阶语言 L,一个 L-结构(L-structure)M 提供以下要素:

L-结构是”意义”的载体。语言 L 中的符号在这里获得具体指称:常元成为数据、函数成为操作、关系成为约束条件。

在 harness 工程中,L-结构的映射既直接又富有启发性:

逻辑概念 Harness 中的对应
语言 L 的常元符号 硬编码配置值:模型名称、上下文窗口容量、工作空间根路径
语言 L 的函数符号 工具(tools):每个工具是一个 n 元函数,输入参数 → 输出结果
语言 L 的关系符号 约束条件:MUST/NEVER 规则、许可策略、契约块中的不变量
项(terms) 工具调用的参数构造:read("src/main.rs:50-100")
原子公式 单个工具调用的完成:read 返回文件内容
复合公式 工具调用序列:先 search 后 read 再 edit

论域 $|M|$ 则是会话期间 LLM 可触及的所有实体:消息文本、文件内容、命令输出、工具返回值、LLM 的思维链(reasoning content)、用户消息中的自由变量。这是一个动态的、异质的、不断增长的对象集合。

满足关系 M ⊨ T

当且仅当结构 M 中的解释使理论 T 的所有句子(sentence——无自由变量的公式)为真时,称 M 是 T 的一个模型,记为 $M ⊨ T$。满足关系(satisfaction relation)是用递归方式定义的:从原子公式的赋值开始,通过逻辑连接词和量词的语义规则上升到复合公式。这个递归定义保证了满足关系的良基性——每个公式的真值最终可以归结到原子层次的可判定检查。

满足关系的核心性质是: