基于 AI Agent 智能体架构落地复杂问答系统的案例设计与实践 原创
1、先从传统思维的架构设计说起
我们先来看一个场景:用户输入一个问题(Prompt)后,如何实现用户问题的自动路由和查询(比如:是 RAG 检索还是 SQL 查询)?
- 解决方案:意图识别架构设计
第一、对于用户输入的问题(Prompt),我们通过意图识别模块来判断是需要路由给RAG 检索还是路由给 SQL 查询;
第二、意图识别模块接收用户的问题(Prompt),然后将用户的问题交给大模型去判断分类;
第三、意图识别架构设计如下图所示:
第四、大模型需要提前做 SFT Fine-tuning 微调,目的是让大模型知道什么问题属于 RAG 检索问题,什么问题属于 SQL 查询问题,Fine-tuning 微调的样本数据格式如下:
examples =[
{
"inn":"我想知道东方阿尔法优势产业混合C基金,在2021年年度报告中,前10大重仓股中,有多少只股票在报告期内取得正收益。",
"out":"rag_question***我想知道东方阿尔法优势产业混合C基金,在2021年年度报告中,前10大重仓股中,有多少只股票在报告期内取得正收益。"
},
{
"inn":"森赫电梯股份有限公司产品生产材料是什么?",
"out":"rag_question***森赫电梯股份有限公司产品生产材料是什么?"
},
{
"inn":"20210930日,一级行业为机械的股票的成交金额合计是多少?取整。",
"out":"agent_question***20210930日,一级行业为机械的股票的成交金额合计是多少?取整。"
},
...
]
第五、意图识别模块识别结果后,通过在代码中硬编码 if...else 对识别后的分类进行不同的后续处理,代码如下:
# 如果是 RAG 相关的问题
if intent =="rag_question":
result = self.rag.get_result(questinotallow=question)
return result
# 如果是 Agent 相关的问题
elif intent =="agent_question":
result = self.agent.get_result(input=question)
return result
# 其他类问题
else:
result = self.chat.invoke(input=question).content
return result
- 意图识别架构设计的问题
从上述实现流程我们可以看到,意图识别的架构设计本质还是传统的开发模式,也就是静态业务流程编排的面向过程架构设计范式,也就是说程序执行的每一个步骤还是由开发者精准控制,大模型此刻只是扮演者辅助工具角色,用于问题分类,这种面向过程的架构设计范式有3个问题:
第一、若意图识别出现偏差,后续的处理流程将失去效果,结果必然会出现错误。
第二、尽管我们可以在 if...else... 结构中加入修正策略,比如:当 RAG 检索失败时转而查询 SQ L数据库,但面对复杂的需求,这种策略的编写与维护成本将呈指数级增长。
第三、最关键的是,这种处理方式丝毫体现不出智能化的特点。
那么如何基于 AI Agent 智能体的架构设计对用户问题(Prompt)自主判断和自主解决呢?
2、基于 AI Agent 智能体的新架构设计方案
AI Agent 智能体由大模型推理能力、Planning 规划能力、Tools 工具使用能力、Action 行动能力、Memory 记忆能力构成,如下图所示:
从上图我们可以看到,一旦我们为 AI Agent 智能体配备了适当的工具,它便能借助大模型的推理能力,独立地进行规划和行动。因此,我们首先需要解决的问题是如何为 AI Agent 智能体配备必要的工具。
第一、为 AI Agent 智能体配备工具
这个案例我们的需求是结构化的 SQL 查询和非结构化的 RAG 检索,我们给 AI Agent 智能体配备这两个工具:
1.创建 AI Agent 的管理类
import logging
import datetime
from langgraph.prebuilt import create_react_agent
from langchain.tools.retriever import create_retriever_tool
from langchain_community.utilities importSQLDatabase
from langchain_community.agent_toolkits importSQLDatabaseToolkit
from rag.rag importRagManager
import settings
classFinanceBotEx:
def__init__(self, llm=settings.llm, chat=settings.chat, embed=settings.embed):
self.llm = llm
self.chat = chat
self.embed = embed
self.tools =[]
self.rag =RagManager(llm=llm, embed=embed)
2.创建 SQL 查询工具
为 FinanceBotEX 类添加 SQL 查询工具。
def init_sql_tool(self, path):
# 连接数据库
db = SQLDatabase.from_uri(f"sqlite:///{path}")
toolkit = SQLDatabaseToolkit(db=db, llm=self.llm)
sql_tools = toolkit.get_tools() # 工具
return sql_tools
3.创建 RAG 检索工具
为 FinanceBotEX 类添加 RAG 检索工具。
def init_rag_tools(self):
# 给大模型 RAG 检索器工具
retriever = self.rag.get_retriever()
retriever_tool = create_retriever_tool(
retriever=retriever,
name="rag_search",
descriptinotallow="按照用户的问题搜索相关的资料,对于招股书类的问题,you must use this tool!",
)
return retriever_tool
第二、通过 System Prompt 告诉 AI Agent 智能体的工作逻辑
为 FinanceBotEX 类添加 System Prompt 工作指令。
def create_prompt():
system_prompt = """你是一位金融助手,可以帮助用户查询数据库中的信息。
你要尽可能的回答用户提出的问题,为了更好的回答问题,你可以使用工具进行多轮的尝试。
# 关于 retriever_tool工具的使用:
1、你需要结合对检索出来的上下文进行回答问题。
2、如果你不知道答案,就说你不知道。请使用不超过三句话的简洁回答。
# 关于 sql_tools类工具的使用:
## 工具使用规则
1、你需要根据用户的问题,创建一个语法正确的 SQLite 查询来运行,然后查看查询的结果并返回答案。
2、除非用户指定了他们希望获得的特定数量的示例,否则总是将查询限制为最多5个结果。
3、您可以按相关列对结果进行排序,以返回数据库中最有趣的示例。
4、永远不要查询指定表的所有列以避免查询性能问题,你只查询给定问题的相关列即可。
5、你必须在执行查询之前仔细检查查询。如果执行查询时出现错误,请重新编写查询并重试。
6、请勿对数据库进行任何 DML 语句(INSERT,UPDATE,DELETE,DROP等)。
## 工具使用过程
1、首先,你应该始终查看数据库中的表,看看可以查询什么,这一步骤很重要,注意不要跳过。
2、然后,你应该查询最相关表的 schema。
## 工具使用注意事项:
1、如果生成的 SQL 语句中,字段带有英文括号(),请使用双引号包裹起来,例如:收盘价(元) 双引号包裹为 "收盘价(元)"。
2、如果查询过程中 SQL 语句有语法错误,减少查询量,总体查询次数应控制在15次以内。
# 关于你的思考和行动过程,请按照如下格式:
问题:你必须回答的输入问题
思考:你应该总是考虑该怎么做
行动:你应该采取的行动,应该是以下工具之一:{tool_names}
行动输入:行动的输入
观察:行动的结果
... (这个思考/行动/行动输入/观察可以重复N次)
思考: 我现在知道最终答案了
最终答案:原始输入问题的最终答案
Begin!
"""
return system_prompt
第三、创建 AI Agent 智能体
在配置好所需的工具和 System Prompt 之后,我们可以创建一个 AI Agent 智能体,并将预先准备好的工具和 System Prompt 传递给它。
接着,为 FinanceBotEx 类进行扩展。
def init_agent(self):
#初始化 RAG 工具
retriever_tool = self.init_rag_tools()
#初始化 SQL 工具
sql_tools = self.init_sql_tool(settings.SQLDATABASE_URI)
#创建系统 Prompt 提示语
system_prompt = self.create_prompt()
#创建Agent
agent_executor = create_react_agent(
self.chat,
tools=[retriever_tool]+ sql_tools,
state_modifier=system_prompt
)
return agent_executor
第四、 AI Agent 智能体运行处理逻辑
为 FinanceBotEx 类继续添加运行处理逻辑:
def handle_query(self, example_query):
# 流式处理事件
events = self.agent_executor.stream(
{
"messages":[("user", example_query)]},
stream_mode="values",
)
# 打印流式事件的消息
for event in events:
event["messages"][-1].pretty_print()
return event["messages"][-1].content
第五、 AI Agent 智能体运行结果
在 Python 文件中继续添加测试函数:
# 测试 FinanceBotEx 主流程
def test_financebot_ex():
from finance_bot_ex importFinanceBotEx
llm, chat, embed = get_qwen_models()
financebot =FinanceBotEx(llm=llm, chat=chat, embed=embed)
example_query ="20210304日,一级行业为非银金融的股票的成交量合计是多少?取整。"
financebot.handle_query(example_query)
if __name__ =="__main__":
# test_rag()
# test_import()
test_financebot_ex()
运行结果如下:
通过日志可以看到,AI Agent 智能体收到问题后,先去 SQL 数据库中查询看有哪些表可能有这些数据,通过返回的表信息自主实现对应的 SQL 语句,然后查询结果后给出答案。
如果将上面的问题变成如下问题:
example_query = "根据联化科技股份有限公司招股意见书,精细化工产品的通常利润率是多少?"
运行结果如下:
通过日志可以看到,AI Agent 智能体对于这个问题认为应该直接去 RAG 中搜索,所以直接调用工具 rag_search。
3、基于 AI Agent 智能体的新架构设计方案总结
- AI Agent 智能体的架构设计是一种面向目标架构设计的新范式,它的架构设计理念与传统面向过程架构设计范式存在显著差异:
第一、在传统架构设计中,需要对程序的每一个步骤进行精确的控制,技静态业务流程编排;
第二、AI Agent 智能体的核心理念是通过提示词(Prompt)向大模型传达运行规则,随后大模型自主进行思考和执行操作。
- 使用 AI Agent 智能体的过程涉及以下4个步骤:
第一、首先构建所需的工具。
第二、接着设计相应的提示词(Prompt)。
第三、然后创建 AI Agent Agent,并将这些工具和提示词赋予它。
第四,通过 AI Agent 智能体的流(stream)功能来处理用户的输入问题。
本文转载自公众号玄姐聊AGI 作者:玄姐