浅析Auto-GPT_autogpt深度解析

小弟斗胆，尝试浅析一下最近大热的项目Auto-GPT。最近网上也有不少文章介绍如何部署Auto-GPT到本机，docker，以及使用效果等，但是具体实现方式和介绍项目本质的文章并不多，所以想写下一些文字做个简单记录…

什么是Auto-GPT

一句话概括，之前使用ChatGPT，需要自己思考并创建prompt来输入模型让其输出尽可能令人满意的答案。而Auto-GPT，则是只需给定一个目标， Auto-GPT便会自动构造prompt作为输入给到ChatGPT，根据回复再执行各种给定的工具来帮助达到目的，这个过程会不断循环，模型会不断思考，直到其认为任务结束为止。要注意的是，这个开源项目目前还处于试验性质，距离真正实用还有一段距离。但相信随着项目的不断优化和新功能的添加，这一天应该不会太远。

ChatGPT

要实现Auto-GPT，那么ChatGPT，或者是其他的语言模型是必不可少的组件，他相当于整个项目的大脑，所有工具的调度都要经它来决定。关于ChatGPT的模型架构，训练，API等内容，网上有不少介绍文章，这里只做简单概括…

模型架构：和之前的GPT预训练模型差别不大，都是Transformer的decoder only架构，详细的内容可以查阅其他大神的文章，我就不在这里班门弄斧了，包括如何tokenize，embedding，position encoding， self-attention等等概念…

ChatGPT的训练：OpenAI根据在GPT1，GPT2和GPT3预训练模型的基础上，训练出了GPT3.5，具体参数量和训练数据未知。具体GPT预训练过程的详细内容，又是一个大的话题，在这里就先略过了。在GPT3.5的预训练结束后，通过三步对GPT3.5进行微调，令其能讲人话的同时，还能够按照正常人的思路回答问题。第一步是所谓的SFT，OpenAI雇佣一群来自肯尼亚的labeler，想出了一些优质的问答对然后输入原始的预训练模型GPT3.5做supervised fine-tune。第二步重复地从数据库中随机找到一个问题，并把问题输入SFT，输出n次答案，labeler对输出的答案满意度排序，最后把排序的结果作为训练集来训练一个奖励模型reward model，模型会输出一个分数判断答案的满意度。第三步是Reinforcement Learning，把刚才训练出来的Reward model看成是environment，把第一步Fine-tune出来的GPT3.5看成Agent，然后通过PPO算法进行强化学习训练，尽量让Agent（GPT3.5）输出的答案得分（Reward）最高，最后训练出来的Agent，就是ChatGPT了。当然这些只是非常笼统的概括，当中还有大量的细节没有提及。

ChatGPT API：从OpenAI官网获取，https://platform.openai.com/account/api-keys，注意调用API是需要按token数收取费用的，新注册账号只有5美元免费额度。

Auto-GPT

先看一个简略版的图，该图是根据Auto-GPT项目源码，抽丝剥茧把一些不太重要的功能简化（魔改）后得出的大体框架。如果需要添加额外功能，理论上能从上面添加。根据个人理解画出，如与实际有出入欢迎指正~

第一步：运行主程序之后，首先检测OpenAI的API Key的信息是否已提供，然后把初始化的信息，包括：短期记忆，数据库中相关联内容（如果是第一次运行，这两应该都是没有的），组合过的prompt等传入Agent。Agent再根据prompt，memory等信息传入chat_with_ai函数。Chat_with_ai函数会根据used token数量为条件，把组合的信息整合并发送到GPT3.5/GPT4模型并获取返回的回复内容。

第二步：根据第一步返回的内容，Agent会调用名为fix_json_using_mutiple_techniques的函数，把模型返回的结果进一步转成JSON格式。

第三步：根据JSON格式的模型回复，Agent会读取其中的thoughts, reason, plan, criticism。然后调用get_command函数，获取其中包含的command name和对应的argument然后再传入execute_command函数，该函数再根据传入的command name调用对应的预先准备好的工具函数例如google search, read file, write file, execute code甚至是start agent, message agent等等，以此来达到给定任务的目标。具体各工具的实现，可以参阅Auto-GPT开源代码。

第四步：把模型回复的内容通过预训练模型做embedding，然后保存到数据库中，在Auto-GPT的源码里，这个数据库可以是成熟的向量数据库如milvus，pinecone等，但也需要API Key来调用，如果没有第三方数据库，则创建一个local的JSON文档来记录。在数据库中调用相关联的内容时，会把当前短期记忆里的内容做embedding，然后再与数据库中每次保存的内容点积作比较，然后排序把最相关的top 10拿出来作为输入。

第五步：把第三步执行某个command的结果append到一个短期记忆的list里，下一次循环会把它加入到输入中让模型思考下一步。

第六步：重复执行前五步直至模型认为任务完成为止。

最后附上魔改后的代码https://github.com/DeeJ4yNg/Mini-Auto-GPT，这是在4月初项目代码量还不太大的基础上修改的。去掉了原Auto-GPT项目里的参数配置，config，log，plugin等相关模块，可以更清晰的理解其工作原理，另外Memory也取消了第三方的向量数据库，直接搬运local cache，command方面也只保留了文件操作和执行脚本等相关工具，取消了联网搜索功能。附上Auto-GPT开源项目地址：GitHub - Significant-Gravitas/Auto-GPT: An experimental open-source attempt to make GPT-4 fully autonomous.

当然，如果今天想简单地实现Auto-GPT，可以用Langchain，不到30行代码即可拥有：https://python.langchain.com/en/latest/use_cases/autonomous_agents/autogpt.html

个人感想：

从ChatGPT横空出世到Auto-GPT star数飙升，也不过半年时间，不得不感概这半年来深度学习领域技术传播的迅速，让广泛大众开始接触生成式模型带来的便利。也感概如今的大语言模型效果超乎想象。虽然目前Auto-GPT还是一个实验性质的东西，效果大多数时候不太理想还烧美金，但随着各大厂的竞争和大语言模型的持续发展和优化，以及类似Auto-GPT等应用工具在各大社区的不断完善之下，相信类似的工程模式在未来会百花齐放。