
自 ChatGPT 问世以来,业内对于如何将LLM落地应用进行了各种探索。本文主要总结了LLM在应用落地中的探索演进流程。通过本文,你可以了解到LLM是如何从提示词阶段,演进到chain编排阶段,再演进到最新的Multi-Agent阶段的。还可以了解到各个阶段的优缺点是什么。
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正如引言所说,自 ChatGPT 问世以来,业内对AI产生了极大的关注,所以有了各种探索,试图挖掘LLM的智能,将LLM落地到应用场景中。总得来说,当下LLM的探索经历了三个阶段:
本文的重点将会是:
通过上述流程,你可以完成LLM应用演进过程的了解,以及最后的Agent从诞生到落地的整个生命周期的一窥。
接下来,在详细介绍演进过程前,我们可以先了解一下LLM最流行的应用架构Agent的定义,然后,我们再从Agent的诞生中引申出来LLM的架构的演进过程。
Agent是什么?
在大语言模型领域中,Agent是指一种能够自主理解、规划决策、执行复杂任务的智能体。它具备感知、记忆、规划和使用工具的能力,能够在无人干预的情况下,根据环境信息自主决策和控制行为。
而在技术角度来看,Agent是一种增强大模型能力的技术方案路径。它使LLM能够在特定任务或领域中高智能、稳定、自主地进行学习、改进和完成目标。
在基本了解了Agent的概念后,我们进一步了解Agent的由来,理解它的出现解决了什么问题。
为什么会有Agent出现?
Agent是随着LLM应用研究的探索而发展起来的。它的出现是为了提高LLM在应用场景中的能力,最主要的体现是在于智能化以及自动化能力的提升。为了具体说明,目前我们可以依据自动化的程度,对LLM应用进行4个层级的划分:
大概了解Agent的自动化能力分层以后,我们再进一步的讲解,每一个阶段都做了什么,又有什么问题。
2.1 Prompt阶段
这个阶段是人类直接书写提示词提问,获取回答。这是LLM应用最原始的用法,此时prompt是一个“编程语言”,大家都在想办法学会这门语言,从而激活LLM更强的智能。这个阶段的代表作是角色扮演类提示词。但是,这个阶段只是停留在了更好地对话的阶段,最终的效果是沉淀了chat类应用的“说明书”。
简单来说,这一阶段可以用以下6点概括:
Prompt阶段让人们意识到了LLM的智能,但是并没有找到应用的场景,直到有人发现了它可以输出规范的json格式。于是,大家开始探索工具和LLM的结合,也就来到了下一阶段Chain编排阶段。
2.2 Chain编排阶段
chain阶段主要是通过固定的流程编排,让LLM可以和多种工具组合起来,按流水线串联执行以处理特定的问题。朴素RAG是典型的例子:它先把用户的问题去向量数据库检索相关的背景,而后一起嵌入到提示词中。此时,不再需要人类手动去拼接问题的背景到提示词了,可以交给流水线去自动化处理。
但是,chain模式下LLM应用基本是固定的流程编排。这样固定的流程有其优势:可以保持程序的稳定性。但是,这也限制了LLM发挥智能的舞台。在这种模型下,LLM能解决的问题都需要穷举出编排流程。下面有两个例子可以说明问题:

这样的流程看似解决了日志编码问题,可以让LLM对日志进行分析、定位错误。但是,实际线上日志存在字符串被编码过2次的情况,如:前端传入特定字符串的时候会先进行url编码,后台再进行base64编码,最后后台打印出日志。此时,按照上述的chain进行逻辑处理就会发现:只进行一次解码后的字符串并没有达到我们的目标——将需要解码的日志解码为正常的内容。所以,我们又得去修改chain的流程图,兼容这种情况。但是,其实LLM本身就可以调用两种类型的解码工具,理想的情况应该是它自己识别出字符串需要2次解码,然后自行组合工具去完成解码,而不是需要人类去调整流程图。
通过上述的例子,想必你已经看出简单的DAG模式下,chain存在的缺点是:固定的流程编排限制了LLM的能力发挥。
chain阶段总结
总的来说,我们可以将chain阶段概括为以下6个特点:
综上所述,chain模式虽然限制了LLM的智能,但是其固定编排带来的稳定性,在短期看应该依然是发展可期的。而可视化编排应该是会继续朝着pipeline、低代码平台方向发展,提效永远是一个值得研究的方向。不过预估未来,当前chain模式中对LLM仅仅是一次对话的限制应该会被抛除,而会把Agent能力接入进来。目前Langchain也已经向着LangGraph进行发展了。
2.3 Agent阶段
Agent阶段主要目的是充分发挥机器学习模型(如LLM)的规划能力和工具调用能力,使其能够自行思考并设计出路线来完成目标。
在这个阶段,代表性的开源项目是AutoGPT。它设计的执行器+规划器编程范式,使LLM能够持续思考、行动,直到达成目标。在这个阶段,我们不再需要设计固定的流程。只需设定目标并提供工具,AI就能自行思考、规划并调用工具来完成目标。相比于Chain阶段对LLM的应用,这样的方式可以让LLM处理工具组合能解决的几乎任何问题,理论上是可以达到真正人类的水平。到了这个阶段,“编程”的固有模式也已经被剔除了,应用也从“xx程序+AI”变成了“AI+xx工具”,真正进入了“AI+”的阶段。
不过,尽管Agent模式充分发挥了LLM的能力,但它也存在一些缺点。例如,AutoGPT中,一份提示词和一个LLM需要完成感知、记忆、规划和使用工具的所有工作,这无疑增加了模型的负担。程序很容易陷入死循环,导致无法在生产环境真正落地。
agent阶段总结
所以,总的来说,我们可以从6个角度看待Agent阶段:
2.4 Multi-Agent阶段
终于来到最后一个阶段了——Multi-Agent阶段。Multi-Agent阶段其实是Agent阶段的一个子集,所以不算单独的一个LLM应用的阶段,只是自动化程度的一个演进。
早在1995年,就有类似《群体智能》等书有研究粒子群优化算法。算法的核心理论可以表述为:群体智能大于个人。在上面Prompt阶段就已经表明,一份特定的提示词可以有效激活LLM特定能力的智能。所以,我们采用专业的事情给专业的人做的原则,将单一agent分为多个不同领域的专家agent,它们之间互相合作,从而提高Agent的稳定性和智能。这就是现在的Multi-Agent了。
总得来说,我们可以从以下6个方面了解Multi-Agent:
2.5 小结
通过上面的介绍,相信你已经对于LLM应用中对自动化能力探索的四个发展阶段:Prompt阶段,Chain编排阶段,Agent阶段和Multi-Agent阶段有所了解了。 概括来说就是:
总的来说,Agent的出现和发展都是为了提高LLM在应用场景中的能力,包括智能化和自动化能力的提升。了解了Agent的原理以后,接下来我们尝试实现一个Agent吧。
Agent要怎么实现?
当前已经有很多的python框架介绍怎么实现一个multi-agent系统了。如:agents、metaGPT等。由于笔者主要是用golang开发,下面用golang演示一下,如何直接手搓一个简单的Agent。
3.1 实现单Agent
实现一个单Agent,主要是要实现一个“规划器+执行器”的结构。采用ReAct的提示词方法,让LLM一步步思考策略,每一步的思考都会被执行器去执行,从实现和环境的交互。具体来说就是
具体实现,大家可以了解langchain-go的实现。下面是作者自己手搓的一个演示代码,作者主要是go语言开发,所以用go写的例子,仅供大家参考:
// BaseAgent 基础agent,设定人设和可以调用的工具,它将会进行思考,解决目标问题
type BaseAgent struct {
// LLM思考和行动的最大轮次
maxIterateTimes int
// 大语言模型
llm *proxy.LLM
// 人设提示词
rolePrompt string
// Tools 是代理可以使用的工具列表。
Tools []Tool
// 思考步骤
steps []AgentStep
}
// NewBaseAgent 单agent构造器
func NewBaseAgent(rolePrompt string, tools []Tool, maxIterateTimes int, llm *proxy.LLM) *BaseAgent {
if rolePrompt == ""{
rolePrompt = planner
}
if maxIterateTimes == 0{
maxIterateTimes = len(tools) + 1 //每个工具都调用过一次后,还没有得出答案,则LLM进行一轮总结
}
return &BaseAgent{maxIterateTimes: maxIterateTimes, llm: llm, rolePrompt: rolePrompt, Tools: tools}
}
// think 规划器:分析问题的情况,规划工具调用,此过程将会和执行器进行循环处理,直到规划器能规划出最终结果
func (agent *BaseAgent)think(ctx context.Context, query string) {
//1. 获取数据
toolList := agent.Tools
llm := agent.llm
//2. 循环推理
answer := ""
count := 0
for !(answer != "" || agent.maxIterateTimes < count) {
count++ //计数+1
//2.1 生成提示词
fullInputs := make(map[string]string)
fullInputs["agent_scratchpad"] = agent.constructScratchPad() //获取历史记录
fullInputs["role_setting"] = agent.rolePrompt //角色设定
fullInputs["query"] = query //用户提问
plannerLLM := PromptTemplate{
Template: planner, //角色完整提示词
InputVariables: []string{"query", "agent_scratchpad","role_setting"},
PartialVariables: map[string]any{
"tool_names": toolNames(toolList),
"tool_descriptions": toolDescriptions(toolList),
"tool_name": toolList[0].Name(),
},
}
prompt, err := plannerLLM.Format(fullInputs)
if err != nil {
log.ErrorContextf(ctx, "plannerLLM.Format err: %v", err)
return
}
//3. 执行推理
var msgs []*hunyuan.ChatMsg
msgs = append(msgs, &hunyuan.ChatMsg{Role: ChatMessageTypeSystem,
Content: fmt.Sprintf("%s。注意:思考问题的时候,需要得出解决问题的下一步行动规划或者最终答案," +
"并且推理下一步的行动即可,不需要连续推理多步。", agent.rolePrompt)})
msgs = append(msgs, &hunyuan.ChatMsg{Role: ChatMessageTypeUser, Content: prompt})
resp, err := llm.GenerateContent(context.Background(), msgs)
if err != nil {
log.ErrorContextf(ctx, "plannerHandler:llm.GenerateContent err: %v", err)
return
}
choice1 := resp.Choices[0]
output := choice1.GetMessage().GetContent()
log.InfoContextf(ctx, "规划器ai回复: \n%s", output)
//4. 处理LLM的决策,判断是否要执行动作
outputSplits := strings.Split(output, "尝试结论:")
output = outputSplits[0]
if strings.Contains(output, _finalAnswerAction2) {
splits := strings.Split(output, _finalAnswerAction2)
answer = splits[len(splits)-1]
break
} else {
//判断ai规划方向为调用工具
r := regexp.MustCompile(`(?s)行动:\s*(.+)\s*行动输入:\s*(.+)`)
matches := r.FindStringSubmatch(output)
if len(matches) == 0 {
log.InfoContextf(ctx, "解析Action失败!")
//当前执行器一次执行失败,会移除这段“记忆”,进行重试。
//也可以采用填充反思提示词,让LLM思考错在哪儿,帮助解决问题。
continue
}
//校验工具调用的json是否正确
finalInput, ok := checkJson(matches[2])
if !ok {
continue
}
//工具名称的处理,将返回值和所有工具取交集;
toolName := findTool(ctx, toolList, matches[1])
action := AgentAction{
Tool: strings.TrimSpace(toolName),
ToolInput: strings.TrimSpace(finalInput),
Log: "\n" + output,
}
agent.doAction(ctx, action) //调用执行器,获取“环境”的信息
}
}
}
// doAction 执行器:执行规划器的任务
func (agent *BaseAgent)doAction(ctx context.Context, action AgentAction) {
var nameToTool map[string]Tool
observation := ""
//1. 获取工具
tool, ok := nameToTool[strings.ToUpper(action.Tool)]
if !ok {
observation = fmt.Sprintf("%s 是一个无效的工具,请使用其他工具!", action.Tool)
agent.steps = append(agent.steps, AgentStep{
Action: action,
Observation: observation,
})
return
}
//2. 调用工具
observation, err := tool.Call(ctx, action.ToolInput)
if err != nil {
observation = fmt.Sprintf("%s 执行失败!请检查原因:err = %v", action.Tool, err)
agent.steps = append(agent.steps, AgentStep{
Action: action,
Observation: observation,
})
return
}
log.InfoContextf(ctx, "工具执行结果:\n %s", observation)
agent.steps = append(agent.steps, AgentStep{
Action: action,
Observation: observation,
})
return
}
// constructScratchPad 构造历史记录,将每一步的环境观察结果转化为LLM易于理解的格式
func (agent *BaseAgent) constructScratchPad() string {
var scratchPad string
steps := agent.steps
if len(steps) > 0 {
for i, step := range steps {
scratchPad += fmt.Sprintf("%d. 问题解答尝试:\n", i+1)
scratchPad += step.Action.Log
if strings.HasSuffix(scratchPad, "\n") {
scratchPad += "\n尝试结论:" + step.Observation
} else {
scratchPad += "\n\n尝试结论:" + step.Observation
}
}
if !strings.HasSuffix(scratchPad, "\n") {
scratchPad += "\n"
}
} else {
scratchPad = "该问题暂时没有参考资料!请你自己尝试解答吧。"
}
return scratchPad
}提示词可以参考下面的关键部分:
你是一个善于使用工具解答问题的专家。
## 工具列表:
下面是你可以使用的工具:
---
{{.tool_descriptions}}
---
## 指南
当你面对问题的时候,请一步步思考:
1. 它是否已经可以从"已知的尝试"中得出最终答案?
2. 如果不能,下一步行动应该使用什么工具解答问题?
3. 如果工具都无法解决问题,则也给出最终结论。
## 要求
1. 经过思考以后,如果你觉得应该采取行动,请按下面格式给出你的行动方案:
---
行动:参考工具列表的说明,选择工具去帮你解决问题。注意!此处直接填写工具名称即可,工具必须是 [ {{.tool_names}} ] 之一,如:{{.tool_name}}。
行动输入:工具的输入,请按工具规范填写。
---
2. 如果你觉得已经可以得出问题的答案了,请按格式给出你对问题的最终答案:
---
最终答案:你总结的用户提问的最终答案
---
## 用户提问
---
{{.query}}
---
## 已知的尝试
下面是一些已知的尝试,可以参考它们,进行决策:
---
{{.agent_scratchpad}}
---
注意:使用工具的时候,请不要用上面已经尝试过的工具,可以直接参考工具的"尝试结论"。
接下来,请你按照"指南"一步步思考,给出你的答案:上面是简单演示了一个Agent的实现思路。其实就是利用ReAct提示词去让LLM做选择:“使用工具”或“得出结论”。然后LLM的思考是一步步返回的,每一步思考逻辑返回以后,由程序去解析、执行和反馈给LLM。经过上述LLM和程序的交互,就可以实现LLM调用工具的能力,也就是所谓的Agent。
代码仅供参考,不同模型和提示词会有不同效果,大家可以自行调整提示词以获取更好的效果。
3.2 实现Agent通信,完成Multi-Agent
实现了单agent之后,我们再简单了解一下如何实现一个Multi-Agent。
3.2.1 设计范式
我们先具体讲一下multi-agent的应用设计范式。整体设计架构图(图源自网络)如下:

而实现multi-agent,中间部分的agent交互是核心。当前multi-agent主要有两种交互形式:合作型互动、对抗型互动。
合作型互动
作为实际应用中部署最为广泛的类型,合作型的代理系统可以有效提高任务效率、共同改进决策。具体来说,根据合作形式的不同,业内又将合作型互动细分为无序合作与有序合作。
对抗型互动
智能代理以一种针锋相对的方式进行互动。通过竞争、谈判、辩论的形式,代理抛弃原先可能错误的信念,对自己的行为或者推理过程进行有意义的反思,最终带来整个系统响应质量的提升。这种例子有:self-RAG,它是在基础的智能文档场景下,加了一个反思的Agent,判断回答是否和用户问题有关,是否违法等。
了解了multi-agent的类型以后,我们自己实现multi-agent的关键就是实现一个controller模块,去控制agent之间的通信。通常controller模块会和agent有以下交互:
而controller具体的通信路由转发方式也有两类:
作者基于状态机实现了一个简单的基于规则类型的Agent。状态机模块(SOP思路)充当controller来确定agent之间交互的推进方式,管理状态的变换,并将相关状态信息变换记录到环境中,以便不同的agent进行各自任务的推进。不过目前代码尚且未完善,大家可以参考开源项目agents进行学习。
总结
当前的LLM应用从prompt一路发展到了Agent,也从“+AI”阶段摸索到了“AI+”阶段。能感知到这个过程里,LLM的应用确实越来越自动化、通用化。
而当前主要问题还是在于LLM的智能提升问题。在单Agent纵向提升有限时,Multi-Agent系列方案通过设置合理的算法架构,能通过水平扩展的方式提高智能,为我们打开了新的思路。当前Agent还在持续发展,相信后续会有越来越多的方案去进一步提升agent的智能和实用性,期待agent真正落地出能改变生活的应用,目前发展趋势来看,那一天感觉可能不会太远了。