AI Agent架构完全指南:3大工作流+4大智能体模式,收藏这篇就够了
本文系统探讨了AI智能体的设计模式,区分了工作流(固定路径)和智能体(动态决策)的应用场景。详细介绍了3种工作流模式(提示链、路由、并行化)和4种智能体模式(反思、工具使用、规划、多智能体),强调应根据任务特性选择合适方案。文章指出,工作流适合步骤明确的任务,而智能体更适合需要灵活性的场景,建议避免过度设计,通过实证评估持续优化。这些模式可作为灵活构建模块,组合使用以构建高效智能体系统。
文章探讨了AI智能体的设计模式,区分了工作流(固定路径)和智能体(动态决策)的应用场景。详细介绍了3种工作流模式和4种智能体模式,强调应根据任务特性选择合适方案,避免过度设计,并通过实证评估持续优化。这些模式可作为灵活构建模块,组合使用以构建高效智能体系统。
AI Agent、 Agentic AI、Agentic架构、Agentic工作流、Agentic模式——如今,智能体的概念无处不在。但智能体究竟是什么?我们又该如何构建稳健高效的智能体系统?
智能体的核心特征在于能够动态规划并执行任务,通常会借助外部工具和记忆来实现复杂目标。本文旨在探讨智能体的常见设计模式,介绍3种常见工作流模式和4种智能体模式,重点区分更具结构性的工作流和更具动态性的智能体模式。
*工作流通常遵循预定义路径,而智能体在决定行动方案时拥有更高的自主权。
何时该用智能体?
在深入探讨之前,我们必须明确:智能体方案并非万能,需先判断其是否真正必要。
- 优先寻求最简单方案:如果你确切知道解决问题的步骤,一个固定的工作流甚至一个简单的脚本可能比智能体更高效、更可靠。
- 权衡成本与收益:智能体系统通常以增加延迟和计算成本为代价,以换取在复杂、模糊或动态任务上潜在更好的性能,所以请务必确保收益大于成本。
- 工作流 vs. 智能体:
-
对于步骤明确、定义清晰的任务,应使用工作流以确保可预测性和一致性。
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当需要灵活性、适应性和模型驱动决策时,则应使用智能体。
- 保持简洁:即使在构建智能体系统时,也应力求设计最简单有效的方案。过于复杂的智能体可能难以调试和管理。
- 处理不确定性与错误:智能体化会带来固有的不可预测性和潜在错误。系统必须纳入稳健的错误记录、异常处理和重试机制,给予系统(或底层大语言模型)自我修正的机会。
模式概览
本文涵盖的模式如下:
1.工作流模式
- 提示链模式(Prompt Chaining)
- 路由模式(Routing)
- 并行化模式(Parallelization)
2.智能体模式
- 反思模式(Reflection)
- 工具使用模式(Tool Use)
- 规划模式(Orchestrator-Workers)
- 多智能体模式(Multi-Agent)
工作流模式:提示链
该模式中,一次大语言模型调用的输出会依次作为下一次调用的输入。它将一项任务分解为固定的连续步骤,每个步骤由一次大语言模型调用处理,且该调用会接收前一步骤的输出结果。这种模式适用于可清晰拆分为可预测、连续子任务的场景。

适用场景
- 生成结构化文档:大语言模型1创建大纲,大语言模型2根据标准验证大纲,大语言模型3依据验证后的大纲撰写内容。
- 多步骤数据处理:提取信息、转换数据,然后汇总结果。
- 基于精选素材生成简报。
工作流模式:路由
由初始大语言模型充当路由器,对用户输入进行分类后,将其分发至最适合的专项任务或大语言模型。该模式实现了职责分离,允许单独优化各个下游任务(如使用专用提示词、不同模型或特定工具),提高了效率。对于简单任务,可调用更小的模型,从而降低成本。任务被分发后,由选中的智能体负责完成后续工作。

适用场景
- 客户支持系统:将咨询请求分发至负责专门处理账单、技术支持或产品信息的智能体。
- 分层大语言模型使用:简单查询分配给更快、更经济的模型,复杂或特殊问题则交由能力更强的模型处理。
- 内容生成:将博客文章、社交媒体动态或广告文案的生成请求,分发至不同的专用模型。
工作流模式:并行化
该模式将任务拆分为多个独立子任务,由多个大语言模型同时处理,最终聚合所有输出结果。它通过并发处理提升效率:初始查询(或其部分内容)会附带独立提示词/目标,并行发送给多个大语言模型。所有分支任务完成后,收集各结果并传递给最终的聚合器大语言模型,由其合成最终响应。若子任务之间无依赖关系,此模式可缩短延迟;同时,通过多数投票或生成多样化方案等方式,还能提升结果质量。

适用场景
- 带有查询分解的RAG:将复杂查询拆分为多个子查询,并行执行检索,然后汇总结果。
- 长文档分析:将文档分割为多个章节,并行生成各章节摘要,再合并为完整摘要。
- 生成多视角内容:向多个大语言模型提出相同问题,但附加不同角色提示词,然后聚合各模型响应。
- 数据的映射-归约(Map-Reduce)式处理。
智能体模式:反思模式
智能体对自身输出进行评估,并利用评估反馈迭代优化响应。该模式也被称为“评估者-优化者模式”,核心是构建自我修正循环:首先由大语言模型生成响应或完成任务,随后由第二个大语言模型(或使用不同提示词的同一大语言模型)充当反思者或评估者,对照需求或质量标准评判初始输出。之后,将该评判(反馈)回传给大语言模型,促使其生成优化后的输出。此循环可重复进行,直至评估者确认满足需求或输出达到预期质量。

适用场景
- 代码生成:编写代码,执行代码,使用错误信息或测试结果作为反馈来修复错误。
- 写作与修订:生成初稿后,反思其清晰度和语气,再进行修改。
- 复杂问题解决:制定方案后,评估可行性,再根据评估结果优化方案。
- 信息检索:检索信息后,由评估者大语言模型检查是否获取了所有必要细节,再呈现答案。
智能体模式:工具使用模式
该模式赋予大语言模型调用外部函数或API的能力,使其能够与外部世界交互、获取信息或执行操作,常被称为函数调用,是目前应用最广泛的智能体模式。为大语言模型提供可用工具(函数、API、数据库等)的定义(名称、描述、输入模式)后,它可根据用户查询,生成符合指定模式的结构化输出(如JSON),以此调用一个或多个工具。该输出将用于执行实际的外部工具/函数,执行结果会返回给大语言模型,再由其整合结果并向用户输出最终响应。这一模式极大地拓展了大语言模型超越训练数据的能力边界。

适用场景
- 通过日历API预约日程。
- 通过金融API获取实时股票价格。
- 检索向量数据库中的相关文档(RAG场景)。
- 控制智能家居设备。
- 执行代码片段。
智能体模式:规划模式(协调者-执行者架构)
由中央规划者大语言模型将复杂任务拆分为动态子任务列表,再将这些子任务分配给专用执行者智能体(通常结合工具使用模式)执行。该模式通过生成初始计划,解决需要多步推理的复杂问题,初始计划会根据用户输入动态生成。随后,子任务被分配给执行者智能体执行,若子任务之间无依赖关系,可并行处理。
协调者或合成者大语言模型会收集执行者的结果,判断整体目标是否达成:若达成,则合成最终输出;若未达成,则可能启动重新规划步骤。这种模式减轻了单次大语言模型调用的认知负荷,提升了推理质量,减少了错误,还能实现工作流的动态调整。与路由模式的核心区别在于:规划者会生成多步骤计划,而非仅选择单一后续步骤。

适用场景
- 复杂软件开发任务:将“开发一项功能”拆分为规划、编码、测试和文档编写等子任务。
- 研究与报告生成:规划文献检索、数据提取、分析和报告撰写等步骤。
- 多模态任务:规划涉及图像生成、文本分析和数据整合的步骤。
- 执行复杂用户请求,如“规划北京三日游,并在预算内预订机票和酒店”。
智能体模式:多智能体模式
多智能体模式主要分为“协调者-管理者模式”和“集群模式”两类。其核心是为多个不同智能体分配特定角色、身份或专业领域,通过协作实现共同目标。这些智能体具有完全自主或半自主能力,每个智能体可能承担独特角色(如项目经理、编码员、测试员、评审员)、具备专业知识或可访问特定工具。它们通过交互协作完成任务,协作方式通常有两种:一是由中央协调者或管理者智能体(如图中的项目经理)统筹;二是采用交接逻辑,即由一个智能体将任务控制权移交给另一个智能体。

协调者-管理者模式

集群模式
适用场景
- 模拟辩论或头脑风暴会议,使用不同AI角色。
- 复杂软件开发:由负责规划、编码、测试和部署的智能体协同完成。
- 运行虚拟实验或模拟:由代表不同参与者的智能体执行。
- 协作写作或内容创作流程。
模式的组合与定制
需明确的是,这些模式并非僵化规则,而是灵活的构建模块。实际应用中的智能体系统往往融合了多种模式的元素:规划智能体可能结合工具使用模式,其执行者智能体又可能采用反思模式;多智能体系统内部可能通过路由分发模式分配任务。
对于任何大语言模型应用,尤其是复杂智能体系统,成功的关键在实证评估:明确评估指标、衡量性能表现、定位瓶颈或故障点,然后迭代优化设计,切忌过度设计。
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