LLM Agent 高層次概述（圖片由原文作者提供）

為什么要構(gòu)建通用 Agent？因?yàn)檫@是一個(gè)很好的工具，可以為我們的目標(biāo)使用場(chǎng)景提供原型，并為設(shè)計(jì)我們自己的定制 Agent 架構(gòu)奠定基礎(chǔ)。

在我們繼續(xù)深入之前，先快速介紹一下 LLM Agent。如果您已經(jīng)了解，可以跳過(guò)這部分。

1.什么是 LLM Agent？

LLM Agent 是一種程序，其執(zhí)行邏輯由底層模型控制。

從獨(dú)立的 LLM 到具備 Agent 功能的系統(tǒng)。（圖片由原文作者提供）

LLM Agent 與簡(jiǎn)單的少量樣本提示（few-shot prompting）或預(yù)設(shè)工作流程的不同之處在于，它能夠制定并調(diào)整執(zhí)行用戶查詢所需的步驟。當(dāng)擁有諸如代碼執(zhí)行或網(wǎng)絡(luò)搜索等工具集的訪問(wèn)權(quán)限時(shí)，Agent 能夠自主決定使用何種工具、如何使用，并依據(jù)輸出結(jié)果進(jìn)行迭代優(yōu)化。這種靈活性使得系統(tǒng)能夠以極低的配置需求應(yīng)對(duì)多樣化的場(chǎng)景。

LLM Agent 架構(gòu)譜系。(圖片由原文作者提供）

Agent 架構(gòu)存在于一個(gè)連續(xù)的變化范圍內(nèi)，從固定工作流程的可靠性到 autonomous agents 的高度靈活性。例如，像檢索增強(qiáng)生成（RAG）^[1]這樣的預(yù)設(shè)流程，可以通過(guò)加入自我反思循環(huán)（self-reflection loop）來(lái)提升改進(jìn)，使得程序在初次響應(yīng)不充分時(shí)能夠進(jìn)行改進(jìn)。另一方面，ReAct^[2] Agent 可以配備預(yù)設(shè)流程作為其工具之一，實(shí)現(xiàn)一種既靈活又有條理的處理方式。架構(gòu)的選擇最終應(yīng)根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)景以及可靠性與靈活性之間的平衡需求來(lái)決定。

想要更全面的了解，請(qǐng)觀看此視頻^[3]。

2.讓我們從頭開(kāi)始打造一款通用 LLM Agent

第一步：挑選合適的 LLM

挑選合適的模型是實(shí)現(xiàn)預(yù)期性能的關(guān)鍵。在決策時(shí)，需考慮多個(gè)因素，如版權(quán)許可、成本和語(yǔ)言支持。對(duì)于構(gòu)建 LLM Agent 來(lái)說(shuō)，最關(guān)鍵的考慮因素是模型在核心任務(wù)上的表現(xiàn)，例如編程、調(diào)用工具和邏輯推理。以下是一些評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)：

大規(guī)模多任務(wù)語(yǔ)言理解（MMLU）[4]（用于推理能力評(píng)估）

伯克利大學(xué)的函數(shù)調(diào)用排行榜[5]（用于工具的選擇與調(diào)用能力評(píng)估）

HumanEval[6] 和BigCodeBench[7] （用于編程能力評(píng)估）

此外，模型的處理窗口大小也非常重要。Agent 的工作流程可能會(huì)消耗大量 token —— 有時(shí)甚至超過(guò) 10 萬(wàn)個(gè) —— 因此，更大的處理窗口將大大提高處理效率。

當(dāng)前值得關(guān)注的模型（本文撰寫(xiě)時(shí)）包括：

前沿模型：GPT4-o[8]，Claude 3.5[9]

開(kāi)源模型：Llama 3.2[10]，Qwen 2.5[11]

一般來(lái)說(shuō)，模型越大，性能越優(yōu)越。但能夠在本地運(yùn)行的小型模型也是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。小型模型通常適用于較為簡(jiǎn)單的場(chǎng)景，并且可能只能與一到兩個(gè)基礎(chǔ)工具對(duì)接。

第二步：設(shè)定智能體的控制邏輯（亦稱為通信結(jié)構(gòu)）

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單智能體（single Agent）架構(gòu)圖示。（圖片由原文作者創(chuàng)作）

簡(jiǎn)單大語(yǔ)言模型（LLM）與智能體（Agent）之間的核心差異，主要體現(xiàn)在系統(tǒng)提示詞上。

就 LLM 而言，系統(tǒng)提示詞[12]是指在模型開(kāi)始處理用戶查詢前，提供給模型的一系列指令和背景信息。

我們可以通過(guò)系統(tǒng)提示詞來(lái)編碼大語(yǔ)言模型應(yīng)展現(xiàn)的智能體行為。

以下是一些常見(jiàn)的智能體行為模式，它們可以根據(jù)您的具體需求進(jìn)行調(diào)整：

• 工具運(yùn)用：智能體判斷何時(shí)應(yīng)將問(wèn)題轉(zhuǎn)交給適當(dāng)?shù)墓ぞ咛幚恚蚴且蕾囎陨碇R(shí)庫(kù)。
• 自我反思：智能體在回復(fù)用戶前，會(huì)審視并修正自己的答案。大多數(shù) LLM 系統(tǒng)也可以加入這一反思過(guò)程。
• Reason-then-Act（ReAct）：智能體通過(guò)反復(fù)推理來(lái)確定解決問(wèn)題的方法，執(zhí)行操作，觀察結(jié)果，并決定是否需要進(jìn)一步行動(dòng)或直接給出回答。
• Plan-then-Execute：智能體通過(guò)將任務(wù)細(xì)分為多個(gè)子步驟（如有必要）來(lái)進(jìn)行事前規(guī)劃，然后逐一執(zhí)行這些步驟。

在構(gòu)建通用單智能體時(shí)，ReAct 和 Plan-then-Execute 這兩種模式通常是起步的最佳選擇。

常見(jiàn)智能體行為模式概覽。（圖片由原文作者創(chuàng)作）

為了有效地實(shí)現(xiàn)這些行為模式，我們需要對(duì)提示詞進(jìn)行精心設(shè)計(jì)?？赡苓€需要采用結(jié)構(gòu)化生成技術(shù)[13]，這意味著會(huì)調(diào)整 LLM 的輸出，使其符合特定的格式或架構(gòu)，從而確保智能體的回復(fù)與我們所追求的溝通風(fēng)格保持一致。

舉例：下面是 Bee Agent Framework[14] 中一個(gè) ReAct 風(fēng)格智能體的系統(tǒng)提示詞片段。

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第三步：設(shè)定智能體的核心指令

我們往往會(huì)想當(dāng)然地認(rèn)為，大語(yǔ)言模型（LLMs）一開(kāi)箱就能提供一系列功能。雖然其中某些功能非常出色，但并非所有功能都能滿足我們的具體需求。要想實(shí)現(xiàn)期望的性能表現(xiàn)，就需要在系統(tǒng)提示詞中詳細(xì)列出應(yīng)該包含以及不應(yīng)該包含的功能。

這可能涉及以下指令：

• 智能體的名稱與職責(zé)：智能體的命名及其預(yù)期執(zhí)行的任務(wù)。
• 語(yǔ)言風(fēng)格與簡(jiǎn)潔性：智能體在交流時(shí)應(yīng)該保持的正式或隨意程度，以及信息傳達(dá)的簡(jiǎn)潔性。
• 工具使用時(shí)機(jī)：確定何時(shí)應(yīng)該利用外部工具，何時(shí)依賴模型自身的知識(shí)庫(kù)。
• 錯(cuò)誤處理：當(dāng)工具使用或流程執(zhí)行出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，智能體應(yīng)采取的行動(dòng)。

示例：以下摘錄自 Bee Agent Framework[14] 的操作指南部分。

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第四步：定義并優(yōu)化核心工具集

工具就是賦予智能體超能力的魔法。只需一套定義明確的工具，就能實(shí)現(xiàn)廣泛的應(yīng)用功能。重要的工具包括代碼執(zhí)行、網(wǎng)絡(luò)檢索、文檔讀取和數(shù)據(jù)解析等。

對(duì)于每一項(xiàng)工具，都需要定義以下信息，并將其融入系統(tǒng)提示詞之中：

• Tool Name：為這項(xiàng)功能起一個(gè)獨(dú)特且具描述性的名稱。
• Tool Description：清晰地闡述該工具的作用及其使用時(shí)機(jī)。這有助于智能體判斷何時(shí)選用合適的工具。
• Tool Input Schema：這是一個(gè)框架，它規(guī)定了必需和可選的參數(shù)、參數(shù)類型以及所有約束條件。智能體根據(jù)用戶的提問(wèn)，利用這個(gè)框架來(lái)填充所需的輸入。
• 提供一個(gè)指示或者指南，告訴用戶或者開(kāi)發(fā)者這個(gè)工具應(yīng)該在哪里以及如何被運(yùn)行。

例如：以下是從 Langchain 社區(qū)摘錄的 Arxiv 工具實(shí)現(xiàn)片段[15]，需要 ArxivAPIWrapper[16] 的支持。

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在某些場(chǎng)景下，為了達(dá)到預(yù)期的性能，我們需要對(duì)工具進(jìn)行優(yōu)化。這可能需要通過(guò)微調(diào)工具名稱或描述來(lái)進(jìn)行提示詞工程，設(shè)置高級(jí)配置來(lái)處理常見(jiàn)問(wèn)題，或是過(guò)濾、篩選工具的輸出結(jié)果。

第五步：確立內(nèi)存管理策略

大語(yǔ)言模型（LLMs）受限于它們的上下文窗口大小 —— 也就是它們一次性能夠“記下”的 tokens 數(shù)量。在多輪對(duì)話中，過(guò)往互動(dòng)、工具輸出的長(zhǎng)文本或者是 Agent 所依賴的額外上下文信息，都可能迅速占滿內(nèi)存空間。因此，制定一個(gè)有效的內(nèi)存管理策略是非常重要的。

在這里，所謂的“內(nèi)存”是指智能體（Agent）存儲(chǔ)、調(diào)用并利用歷史交互信息的能力。這種能力使得智能體能夠持續(xù)跟蹤對(duì)話上下文，基于之前的對(duì)話來(lái)優(yōu)化回答，從而提供更加定制化的用戶體驗(yàn)。

常見(jiàn)的內(nèi)存管理策略包括：

• Sliding Memory：只保留最近 k 輪對(duì)話的記憶，較早的對(duì)話則被舍棄。
• Token Memory：只記下最近 n 個(gè) tokens，其余的則被遺忘。
• Summarized Memory：每輪對(duì)話后，使用 LLM 對(duì)對(duì)話內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)摘要，并丟棄原始信息。

另外，我們還可以利用 LLM 來(lái)識(shí)別關(guān)鍵信息（key moments），并將其存儲(chǔ)在長(zhǎng)期記憶中。這樣，智能體就能“記住”用戶的重要信息，使用戶體驗(yàn)更加個(gè)性化。

我們目前所討論的五個(gè)步驟為創(chuàng)建智能體奠定了基礎(chǔ)。那么，如果在這個(gè)階段我們通過(guò) LLM 處理用戶查詢，會(huì)發(fā)生什么呢？

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示例如下：

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此時(shí)，智能體會(huì)生成一段原始的文本輸出。那么，我們?nèi)绾未_保智能體能夠執(zhí)行后續(xù)操作呢？這就需要引入解析和編排機(jī)制了。

第六步：解析智能體（Agent）的原始輸出

解析器的作用是將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成應(yīng)用程序能夠識(shí)別和使用的數(shù)據(jù)格式（例如，帶有特定屬性的對(duì)象）。

對(duì)于我們正在構(gòu)建的智能體，解析器必須能夠辨認(rèn)出我們?cè)诘诙街性O(shè)定的通信結(jié)構(gòu)，并將其轉(zhuǎn)換成結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)輸出，例如 JSON 格式。這樣做可以讓?xiě)?yīng)用程序更加便捷地處理和執(zhí)行智能體的后續(xù)動(dòng)作。

備注：某些模型供應(yīng)商，例如 OpenAI，可以默認(rèn)提供可直接解析的輸出。而對(duì)于其他模型，尤其是那些開(kāi)源模型，可能需要額外進(jìn)行解析配置。

第七步：規(guī)劃智能體的后續(xù)行動(dòng)

最后一步是建立編排邏輯。這一邏輯決定了 LLM 輸出內(nèi)容結(jié)果之后的處理流程。依據(jù)輸出內(nèi)容，系統(tǒng)將執(zhí)行以下任一操作：

1. 執(zhí)行工具調(diào)用，或者
2. 給出回應(yīng) —— 這可能是對(duì)用戶查詢的直接回答，也可能是為了獲取更多信息而提出的后續(xù)問(wèn)題。

擴(kuò)展的單智能體架構(gòu)圖示。（圖片由原文作者提供）

如果觸發(fā)了工具調(diào)用，工具的輸出信息會(huì)被送回 LLM（作為其工作記憶的一部分）。LLM 將據(jù)此決定如何利用這些新數(shù)據(jù)：是繼續(xù)進(jìn)行工具調(diào)用，還是直接向用戶返回答案。

以下是在代碼中實(shí)現(xiàn)這種編排邏輯的一個(gè)示例：

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大功告成！現(xiàn)在，你已經(jīng)有了一個(gè)能夠應(yīng)對(duì)多種場(chǎng)景的智能體系統(tǒng) —— 無(wú)論是進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)分析、深入研究，還是實(shí)現(xiàn)復(fù)雜工作流程的自動(dòng)化。

3.多智能體（multi-agent）系統(tǒng)在什么情況下派上用場(chǎng)？

盡管當(dāng)前 LLM 的表現(xiàn)令人印象深刻，但它們?cè)谔幚砗Ａ啃畔r(shí)卻顯得力不從心[17]。一旦上下文過(guò)多或工具使用過(guò)雜，模型便可能不堪重負(fù)，導(dǎo)致性能下滑。面向多種用途的單智能體系統(tǒng)最終會(huì)觸及這一上限，尤其是在它們對(duì) token 的消耗量之大已是眾所周知。

對(duì)于某些使用場(chǎng)景，部署多智能體系統(tǒng)或許更為合適。通過(guò)將任務(wù)分?jǐn)偨o多個(gè)智能體，可以有效避免單一 LLM Agent 的上下文負(fù)載過(guò)重，從而提高整體的執(zhí)行效率。

盡管如此，通用的單智能體系統(tǒng)仍然是原型開(kāi)發(fā)的一個(gè)極好起點(diǎn)。它能幫助我們迅速驗(yàn)證使用場(chǎng)景，并發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)何時(shí)開(kāi)始出現(xiàn)故障。在這個(gè)過(guò)程中，你將能夠：

• 洞察哪些任務(wù)環(huán)節(jié)確實(shí)能通過(guò) Agent 模式得到優(yōu)化。
• 確定可以作為獨(dú)立流程分離出來(lái)，成為更大工作流程中一環(huán)的部分。
• 從單智能體起步，這樣能夠獲得他人寶貴的經(jīng)驗(yàn)、見(jiàn)解，以便在構(gòu)建更復(fù)雜系統(tǒng)時(shí)調(diào)整和優(yōu)化策略。

4.如何開(kāi)始上手？

已經(jīng)迫不及待想要開(kāi)始構(gòu)建智能體了嗎？使用框架是快速測(cè)試和迭代智能體配置的好方法。

• 如果你打算使用 Llama 3 這樣的開(kāi)源模型，不妨試試 Bee Agent Framework[18] 提供的初始模板[19]。
• 如果你打算使用 OpenAI 這樣的前沿模型，試試 LangGraph[20] 提供的教程[21]可能會(huì)給你帶來(lái)幫助。

Thanks for reading! 

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About the authors

Maya Murad

Interdisciplinary techie currently tinkering with LLM agents. I write about AI, innovation ecosystems, and my creative coding experiments.

原文鏈接：https://towardsdatascience.com/build-a-general-purpose-ai-agent-c40be49e7400