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大语言模型、RAG与AI Agent:构建智能对话的新篇章

大语言模型、RAG与AI Agent:构建智能对话的新篇章

引言

随着自然语言处理技术的飞速发展,大语言模型(LLM)已经成为人工智能领域的热门话题之一。LLM以其强大的文本生成能力和广泛的应用场景,正在改变我们与计算机交互的方式。然而,LLM也有其局限性,尤其是在处理时效性强的信息或执行复杂的任务时。为了克服这些局限性,研究人员提出了RAG(Retrieval-Augmented Generation)技术和AI Agent的概念,这两项技术正逐渐成为构建下一代智能对话系统的基石。

1. 大语言模型(LLM)

大语言模型是指那些在海量文本数据上进行训练的深度学习模型,它们能够生成连贯、有意义的文本,并且在多种自然语言处理任务中表现出色。例如,像GPT-4这样的模型不仅能回答问题,还能创作故事、编写代码等。尽管如此,LLM仍然面临着一些挑战:

  • 知识时效性:LLM的训练数据往往是静态的,这意味着它们的知识可能会过时。
  • 复杂推理:虽然LLM能够理解复杂的指令,但在涉及多步推理的任务中表现不佳。
  • 事实准确性:由于训练数据中的偏差,LLM有时会产生不准确的信息。

2. RAG 技术

为了解决上述问题,RAG技术被引入到了LLM的应用中。RAG结合了检索技术与语言生成技术,能够在生成响应时检索外部信息,从而增强了LLM的能力。

2.1 RAG的工作原理

RAG通过以下步骤工作:

  1. 信息检索:当用户提出问题时,系统会从外部数据源中检索相关的上下文信息。
  2. 上下文融合:检索到的上下文信息与问题一起输入到LLM中。
  3. 生成回答:LLM根据融合后的上下文生成回答。

2.2 RAG的优点

  • 提高了准确性:通过检索最新的数据,RAG能够提供准确且及时的信息。
  • 增强了推理能力:外部数据的引入有助于解决复杂的推理问题。
  • 减少了幻觉现象:幻觉是指LLM生成的内容与事实不符的情况。RAG通过确保生成的内容基于可靠的数据来源,降低了这种风险。

3. AI Agent

AI Agent是基于LLM的一种更为高级的应用形式,它不仅仅能够生成文本,还能够执行复杂的任务,如查询数据库、调用API等。AI Agent通过整合多种工具和技术,实现了更高层次的自主性和智能。

3.1 AI Agent的特点

  • 自主性:AI Agent可以根据用户的指令自主地执行任务。
  • 工具集成:AI Agent能够调用多种外部工具和服务来完成任务。
  • 记忆能力:AI Agent可以记录先前的交互和执行状态,以支持连续的对话流程。

3.2 构建AI Agent的步骤

  1. 定义任务:明确AI Agent需要解决的具体问题或执行的任务。
  2. 选择工具:根据任务需求,选择合适的外部工具和服务。
  3. 设计Prompt:编写有效的Prompt来引导LLM生成预期的响应。
  4. 整合Agent:将LLM、工具和Prompt整合在一起,构建完整的AI Agent。
  5. 测试与优化:通过测试来验证Agent的性能,并对其进行优化。

3.3 示例:火车票购买Agent

假设我们需要构建一个能够帮助用户查询并购买火车票的AI Agent。下面是构建这样一个Agent的基本步骤:

  1. 定义工具:定义查询火车票信息和购买火车票的工具。
  2. 创建Prompt:创建一个Prompt模板,引导Agent使用这些工具。
  3. 整合Agent:编写Agent的运行逻辑,实现从用户接收任务、选择工具到执行任务的完整流程。
  4. 测试与调试:运行Agent并检查其是否能够正确执行任务。
python

深色版本

  1. 1from langchain_core.prompts import PromptTemplate
  2. 2from langchain_core.tools import StructuredTool
  3. 3from langchain.memory import ConversationTokenBufferMemory
  4. 4
  5. 5# 定义工具
  6. 6def search_train_ticket(origin, destination, date, time_range):
  7. 7 # 这里是模拟的查询火车票函数
  8. 8 return [
  9. 9 {
  10. 10 "train_number": "G1234",
  11. 11 "origin": "北京",
  12. 12 "destination": "上海",
  13. 13 "departure_time": "2024-06-01 8:00",
  14. 14 "arrival_time": "2024-06-01 12:00",
  15. 15 "price": "100.00",
  16. 16 "seat_type": "商务座"
  17. 17 }
  18. 18 ]
  19. 19
  20. 20def purchase_train_ticket(train_number):
  21. 21 # 模拟购买火车票
  22. 22 return {
  23. 23 "result": "success",
  24. 24 "message": "购买成功",
  25. 25 "data": {
  26. 26 "train_number": train_number,
  27. 27 "seat_type": "商务座",
  28. 28 "seat_number": "7-17A"
  29. 29 }
  30. 30 }
  31. 31
  32. 32search_train_ticket_tool = StructuredTool.from_function(
  33. 33 func=search_train_ticket,
  34. 34 name="查询火车票",
  35. 35 description="查询指定日期可用的火车票。"
  36. 36)
  37. 37
  38. 38purchase_train_ticket_tool = StructuredTool.from_function(
  39. 39 func=purchase_train_ticket,
  40. 40 name="购买火车票",
  41. 41 description="购买火车票。会返回购买结果(result), 和座位号(seat_number)"
  42. 42)
  43. 43
  44. 44# 创建Prompt
  45. 45prompt_text = """
  46. 46你的任务是:
  47. 47{task_description}
  48. 48你可以使用以下工具:
  49. 49{tools}
  50. 50当前的任务执行记录:
  51. 51{memory}
  52. 52按照以下格式输出:
  53. 53任务:你收到的需要执行的任务
  54. 54思考: 观察你的任务和执行记录,并思考你下一步应该采取的行动
  55. 55然后,根据以下格式说明,输出你选择执行的动作/工具:
  56. 56{format_instructions}
  57. 57"""
  58. 58
  59. 59# 整合Agent
  60. 60class TrainTicketAgent:
  61. 61 def __init__(self, tools, prompt, final_prompt):
  62. 62 self.tools = tools
  63. 63 self.prompt = prompt
  64. 64 self.final_prompt = final_prompt
  65. 65 self.agent_memory = ConversationTokenBufferMemory(memory_key="memory")
  66. 66
  67. 67 def run(self, task):
  68. 68 # 实现Agent的执行逻辑
  69. 69 pass
  70. 70
  71. 71# 定义工具
  72. 72tools = [search_train_ticket_tool, purchase_train_ticket_tool]
  73. 73
  74. 74# 创建Prompt模板
  75. 75prompt = PromptTemplate.from_template(prompt_text)
  76. 76
  77. 77# 创建Agent实例
  78. 78my_agent = TrainTicketAgent(tools=tools, prompt=prompt, final_prompt=prompt)
  79. 79
  80. 80# 运行Agent
  81. 81if __name__ == "__main__":
  82. 82 task = "帮我买24年6月1日早上去上海的火车票"
  83. 83 reply = my_agent.run(task)
  84. 84 print(reply)

3.4 实际应用

AI Agent已经在多个行业中得到了应用,例如客户服务、在线购物、医疗咨询等领域。通过整合外部数据源和API接口,AI Agent能够提供更加个性化和高效的服务。

结论

随着技术的不断发展,大语言模型、RAG技术和AI Agent正在重新定义我们与技术的交互方式。通过将这些技术应用于实际场景,我们不仅能够提高用户体验,还能为企业创造更多的价值。未来,随着更多技术创新的出现,我们期待看到这些技术在更多领域发挥更大的作用。


参考资料

  • LangChain官方文档
  • Pydantic官方文档
  • LangChain Core API文档
  • 大语言模型与AI Agent研究综述
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