想象一下,你和一个朋友聊天,他总是忘记你说过的所有话,每次对话都从零开始。你是什么感受?不幸的是,如今大多数人工智能系统都是如此。它们确实很智能,但却缺少一个至关重要的东西:记忆 。

我们先来谈谈人工智能中“记忆”的真正含义以及它为何如此重要。

一、引言

1.1 当今AI的记忆幻觉

像 ChatGPT 或编码助手这样的工具一开始会让人觉得很有用,但当你一遍又一遍地重复指令或偏好设置时,就会发现它们有很多使用不便的地方。此时,需要构建能够学习、进化和协作的智能体来扩展LLM能力,对于智能体来说,记忆至关重要。

由上下文窗口和巧妙的提示设计所营造的记忆假象,让许多人误以为智能体已经“记住”了信息。但实际上,如今大多数智能体都是无状态的 ,它们既无法从过去的交互中学习,也无法随时间推移而适应。

要从无状态工具过渡到真正智能、自主 (有状态) 代理,我们需要赋予它们记忆, 而不仅仅是更大的提示或更好的检索。

1.2 AI Agent中的“记忆”指的是什么?

对AI agents来说, 记忆是指跨越时间、任务和多次用户交互来保留和回忆相关信息的能力。它使智能体能够记住过去发生的事情,并利用这些信息来改进未来的行为。

记忆并非仅仅用于存储聊天记录或向提示框中填充更多tokens,它旨在构建一个持久的内部状态,该状态会不断演进并影响智能体的每一次交互,即使间隔数周或数月。

智能体的记忆由三大支柱构成:

  • 状态: 了解当前正在发生的事情;
  • 持久性: 跨会话保留知识;
  • 选择: 决定哪些内容值得记住

1.3 记忆如何融入AI Agent系统

让我们把记忆融入到现代智能体的架构中,常见的组件包括:

  • 推理和答案生成的 LLM;
  • 策略或规划工具 (例如 ReAct、AutoGPT 等);
  • 访问工具/API;
  • 用于检索文档或历史数据的检索器

问题在于: 这些组件都不记得之前发生的事情,没有内部状态,没有持续迭代更新的理解能力,也没有记忆。

记忆在智能体系统的位置:

这使得智能体从一次性助手转变为持续发展的协作者。

1.4 上下文窗口≠记忆

一个常见的误解是:长上下文窗口可以忽略对记忆的需求。然而,使用长上下文的LLM会带来另一个问题:更多token=更高的成本和延迟。

1.5 为什么 RAG 与记忆不同?

虽然 RAG(检索增强生成)和记忆系统都获取信息以支持 LLM,但它们解决的问题截然不同。

RAG 在推理时将外部知识加入到提示词,有助于用文件事实为回答打基础。但 RAG 本质上是无状态的——它不了解之前的交互、用户身份,或当前查询与过去对话的关联。

而记忆则是连续性,可以捕捉用户偏好、过去的查询、决策和失败,并在未来的互动中提供这些信息。

可以这样总结:

RAG 帮助智能体更好地回答。而记忆则帮助智能体行为更聪明。

二、智能体中的记忆类型

一般来说,AI agents中的记忆有两种形式:

  • 短期记忆 :在单次互动中保持即时语境;

  • 长期记忆 :能够在跨会话、任务和时间保持记忆。

    就像人类一样,这些记忆类型承担着不同的认知功能。短期记忆帮助智能体保持当下回话的连贯性。长期记忆帮助智能体保持持续学习、个性化和适应能力。
    

简单总结:

短期记忆=AI 在与你交谈时“记起”的内容。

长期记忆=AI 在多次对话后“学习和回忆”的内容。

2.1 短期记忆(或工作记忆)

 人工智能系统中最基本的记忆形式是上下文窗口内容——就像一个人记住刚才对话中说过的内容。这包括:
  • 对话历史:最近消息及其顺序;
  • 工作记忆:临时变量与状态;
  • 注意力语境:当前对话的焦点

2.2 长期记忆

更复杂的人工智能应用需要长期记忆,以在对话中保留信息。

这包括如下几个方面:

2.2.1 程序内存

它定义了你的智能体知道该做什么,直接编码在你的代码里。

这就是你的智能体的“ 肌肉记忆 ”——学会的行为,自动形成的。就像你打字时不会有意识地去考虑每一次按键,你的客服也会内化“始终优先处理关于 API 文档的邮件”或“回答技术问题时用更乐观的语气”等流程。

2.2.2 情节记忆(示例)

用户具体的过去互动和经历,这会保持智能体能力的连续性、个性化和长期学习。

这是智能体的“ 相册 ”——关于过去事件和互动的具体记忆。就像你可能记得听到重要消息时身处何地,你的智能体也会记得,“上次这位客户发邮件说延期截止日期时,我的回复太僵硬,造成了摩擦”或者“当邮件里有’快速提问’这个词时,通常需要详细的技术解释,但这些解释根本不够快速。”

2.2.3 语义记忆(事实)

通过向量搜索或 RAG 检索的事实世界知识。

这是你的智能体的“ 百科全书 ”——它学到的关于你世界的事实。就像你知道巴黎是法国首都,但不记得具体时间和方式一样,你的智能体也会记得“Alice 是 API 文档的联系人”或“John 更喜欢早会”。

三、记忆写入

虽然人类常在睡眠中形成长期记忆,但AI agents需要不同的方法。AI agents应该何时以及如何创造新的记忆?AI agents至少有两种主要的记忆写入方法:“前台实时写入”和“后台写入”。

这两种方式的流程示意图如下所示:

四、增加短期记忆

 短期记忆(线程级持久性)使智能体能够跟踪多回合对话。下面是LangGraph短期记忆的示例:
from langchain.chat_models import init_chat_model
from langgraph.graph import StateGraph, MessagesState, START
from langgraph.checkpoint.memory import InMemorySaver
model = init_chat_model(model="anthropic:claude-3-5-haiku-latest")
def call_model(state: MessagesState):
response = model.invoke(state["messages"])
return {"messages": response}
builder = StateGraph(MessagesState)
builder.add_node(call_model)
builder.add_edge(START, "call_model")
checkpointer = InMemorySaver()
graph = builder.compile(checkpointer=checkpointer)
config = {
"configurable": {
"thread_id": "1"
}
}
for chunk in graph.stream(
{"messages": [{"role": "user", "content": "hi! I'm bob"}]},
config,
stream_mode="values",
):
chunk["messages"][-1].pretty_print()
for chunk in graph.stream(
{"messages": [{"role": "user", "content": "what's my name?"}]},
config,
stream_mode="values",
):
chunk["messages"][-1].pretty_print()

输出如下所示:

================================ Human Message =================================
hi! I'm bob
================================== Ai Message ==================================
Hi Bob! How are you doing today? Is there anything I can help you with?
================================ Human Message =================================
what's my name?
================================== Ai Message ==================================
Your name is Bob.

4.1 生产环境

在生产环境中,通常需要使用一个数据库作为checkpointer:

下面我们将MongoDB 作为 checkpointer 进行演示。

pip install -U pymongo langgraph langgraph-checkpoint-mongodb
from langchain.chat_models import init_chat_model
from langgraph.graph import StateGraph, MessagesState, START
from langgraph.checkpoint.mongodb import MongoDBSaver
model = init_chat_model(model="anthropic:claude-3-5-haiku-latest")
DB_URI = "localhost:27017"
with MongoDBSaver.from_conn_string(DB_URI) as checkpointer:
def call_model(state: MessagesState):
response = model.invoke(state["messages"])
return {"messages": response}
builder = StateGraph(MessagesState)
builder.add_node(call_model)
builder.add_edge(START, "call_model")
graph = builder.compile(checkpointer=checkpointer)
config = {
"configurable": {
"thread_id": "1"
}
}
for chunk in graph.stream(
{"messages": [{"role": "user", "content": "hi! I'm bob"}]},
config,
stream_mode="values"
):
chunk["messages"][-1].pretty_print()
for chunk in graph.stream(
{"messages": [{"role": "user", "content": "what's my name?"}]},
config,
stream_mode="values"
):
chunk["messages"][-1].pretty_print()

4.2 使用subgraphs

 如果你的图包含子图 ,编译父图时只需提供检查点,LangGraph 会自动将checkpointer传播到子子图。
from langgraph.graph import START, StateGraph
from langgraph.checkpoint.memory import InMemorySaver
from typing import TypedDict
class State(TypedDict):
foo: str
# Subgraph
def subgraph_node_1(state: State):
return {"foo": state["foo"] + "bar"}
subgraph_builder = StateGraph(State)
subgraph_builder.add_node(subgraph_node_1)
subgraph_builder.add_edge(START, "subgraph_node_1")
subgraph = subgraph_builder.compile()
# Parent graph
def node_1(state: State):
return {"foo": "hi! " + state["foo"]}
builder = StateGraph(State)
builder.add_node("node_1", subgraph)
builder.add_edge(START, "node_1")
checkpointer = InMemorySaver()
graph = builder.compile(checkpointer=checkpointer)

4.3 管理checkpointer

可以查看并删除检查点存储的信息:

  • 查看线程状态(检查点)
config = {
"configurable": {
"thread_id": "1",
# optionally provide an ID for a specific checkpoint,
# otherwise the latest checkpoint is shown
# "checkpoint_id": "1f029ca3-1f5b-6704-8004-820c16b69a5a"
}
}
graph.get_state(config)
  输出结果如下所示:
StateSnapshot(
values={'messages': [HumanMessage(content="hi! I'm bob"), AIMessage(content='Hi Bob! How are you doing today?), HumanMessage(content="what's my name?"), AIMessage(content='Your name is Bob.')]}, next=(),
config={'configurable': {'thread_id': '1', 'checkpoint_ns': '', 'checkpoint_id': '1f029ca3-1f5b-6704-8004-820c16b69a5a'}},
metadata={
'source': 'loop',
'writes': {'call_model': {'messages': AIMessage(content='Your name is Bob.')}},
'step': 4,
'parents': {},
'thread_id': '1'
},
created_at='2025-05-05T16:01:24.680462+00:00',
parent_config={'configurable': {'thread_id': '1', 'checkpoint_ns': '', 'checkpoint_id': '1f029ca3-1790-6b0a-8003-baf965b6a38f'}},
tasks=(),
interrupts=()
)
  • 查看该线程的历史信息(检查点)
config = {
"configurable": {
"thread_id": "1"
}
}
list(graph.get_state_history(config))

输出结果如下所示:

[
StateSnapshot(
values={'messages': [HumanMessage(content="hi! I'm bob"), AIMessage(content='Hi Bob! How are you doing today? Is there anything I can help you with?'), HumanMessage(content="what's my name?"), AIMessage(content='Your name is Bob.')]},
next=(),
config={'configurable': {'thread_id': '1', 'checkpoint_ns': '', 'checkpoint_id': '1f029ca3-1f5b-6704-8004-820c16b69a5a'}},
metadata={'source': 'loop', 'writes': {'call_model': {'messages': AIMessage(content='Your name is Bob.')}}, 'step': 4, 'parents': {}, 'thread_id': '1'},
created_at='2025-05-05T16:01:24.680462+00:00',
parent_config={'configurable': {'thread_id': '1', 'checkpoint_ns': '', 'checkpoint_id': '1f029ca3-1790-6b0a-8003-baf965b6a38f'}},
tasks=(),
interrupts=()
),
StateSnapshot(
values={'messages': [HumanMessage(content="hi! I'm bob"), AIMessage(content='Hi Bob! How are you doing today? Is there anything I can help you with?'), HumanMessage(content="what's my name?")]},
next=('call_model',),
config={'configurable': {'thread_id': '1', 'checkpoint_ns': '', 'checkpoint_id': '1f029ca3-1790-6b0a-8003-baf965b6a38f'}},
metadata={'source': 'loop', 'writes': None, 'step': 3, 'parents': {}, 'thread_id': '1'},
created_at='2025-05-05T16:01:23.863421+00:00',
parent_config={...}
tasks=(PregelTask(id='8ab4155e-6b15-b885-9ce5-bed69a2c305c', name='call_model', path=('__pregel_pull', 'call_model'), error=None, interrupts=(), state=None, result={'messages': AIMessage(content='Your name is Bob.')}),),
interrupts=()
),
StateSnapshot(
values={'messages': [HumanMessage(content="hi! I'm bob"), AIMessage(content='Hi Bob! How are you doing today? Is there anything I can help you with?')]},
next=('__start__',),
config={...},
metadata={'source': 'input', 'writes': {'__start__': {'messages': [{'role': 'user', 'content': "what's my name?"}]}}, 'step': 2, 'parents': {}, 'thread_id': '1'},
created_at='2025-05-05T16:01:23.863173+00:00',
parent_config={...}
tasks=(PregelTask(id='24ba39d6-6db1-4c9b-f4c5-682aeaf38dcd', name='__start__', path=('__pregel_pull', '__start__'), error=None, interrupts=(), state=None, result={'messages': [{'role': 'user', 'content': "what's my name?"}]}),),
interrupts=()
),
StateSnapshot(
values={'messages': [HumanMessage(content="hi! I'm bob"), AIMessage(content='Hi Bob! How are you doing today? Is there anything I can help you with?')]},
next=(),
config={...},
metadata={'source': 'loop', 'writes': {'call_model': {'messages': AIMessage(content='Hi Bob! How are you doing today? Is there anything I can help you with?')}}, 'step': 1, 'parents': {}, 'thread_id': '1'},
created_at='2025-05-05T16:01:23.862295+00:00',
parent_config={...}
tasks=(),
interrupts=()
),
StateSnapshot(
values={'messages': [HumanMessage(content="hi! I'm bob")]},
next=('call_model',),
config={...},
metadata={'source': 'loop', 'writes': None, 'step': 0, 'parents': {}, 'thread_id': '1'},
created_at='2025-05-05T16:01:22.278960+00:00',
parent_config={...}
tasks=(PregelTask(id='8cbd75e0-3720-b056-04f7-71ac805140a0', name='call_model', path=('__pregel_pull', 'call_model'), error=None, interrupts=(), state=None, result={'messages': AIMessage(content='Hi Bob! How are you doing today? Is there anything I can help you with?')}),),
interrupts=()
),
StateSnapshot(
values={'messages': []},
next=('__start__',),
config={'configurable': {'thread_id': '1', 'checkpoint_ns': '', 'checkpoint_id': '1f029ca3-0870-6ce2-bfff-1f3f14c3e565'}},
metadata={'source': 'input', 'writes': {'__start__': {'messages': [{'role': 'user', 'content': "hi! I'm bob"}]}}, 'step': -1, 'parents': {}, 'thread_id': '1'},
created_at='2025-05-05T16:01:22.277497+00:00',
parent_config=None,
tasks=(PregelTask(id='d458367b-8265-812c-18e2-33001d199ce6', name='__start__', path=('__pregel_pull', '__start__'), error=None, interrupts=(), state=None, result={'messages': [{'role': 'user', 'content': "hi! I'm bob"}]}),),
interrupts=()
)
]

删除该线程的所有检查点

thread_id = "1"
checkpointer.delete_thread(thread_id)

五、增加长期记忆

 使用长期记忆(跨线程持久性)来存储用户特定或应用特定的数据。这对像聊天机器人这样的应用非常有用,因为你需要记住用户偏好或其他信息。

 为了使用长期记忆,我们在创建图时需要提供一个存储器 :
import uuid
from typing_extensions import Annotated, TypedDict
from langchain_core.runnables import RunnableConfig
from langgraph.graph import StateGraph, MessagesState, START
from langgraph.checkpoint.memory import InMemorySaver
from langgraph.store.memory import InMemoryStore
from langgraph.store.base import BaseStore
model = init_chat_model(model="anthropic:claude-3-5-haiku-latest")
def call_model(
state: MessagesState,
config: RunnableConfig,
*,
store: BaseStore,
):
user_id = config["configurable"]["user_id"]
namespace = ("memories", user_id)
memories = store.search(namespace, query=str(state["messages"][-1].content))
info = "\n".join([d.value["data"] for d in memories])
system_msg = f"You are a helpful assistant talking to the user. User info: {info}"
# Store new memories if the user asks the model to remember
last_message = state["messages"][-1]
if "remember" in last_message.content.lower():
memory = "User name is Bob"
store.put(namespace, str(uuid.uuid4()), {"data": memory})
response = model.invoke(
[{"role": "system", "content": system_msg}] + state["messages"]
)
return {"messages": response}
builder = StateGraph(MessagesState)
builder.add_node(call_model)
builder.add_edge(START, "call_model")
checkpointer = InMemorySaver()
store = InMemoryStore()
graph = builder.compile(
checkpointer=checkpointer,
store=store,
)
config = {
"configurable": {
"thread_id": "1",
"user_id": "1",
}
}
for chunk in graph.stream(
{"messages": [{"role": "user", "content": "Hi! Remember: my name is Bob"}]},
config,
stream_mode="values",
):
chunk["messages"][-1].pretty_print()
config = {
"configurable": {
"thread_id": "2",
"user_id": "1",
}
}
for chunk in graph.stream(
{"messages": [{"role": "user", "content": "what is my name?"}]},
config,
stream_mode="values",
):
chunk["messages"][-1].pretty_print()
   输出结果如下所示:
================================ Human Message =================================
Hi! Remember: my name is Bob
================================== Ai Message ==================================
Hi Bob! I'll remember that your name is Bob. How are you doing today?
================================ Human Message =================================
what is my name?
================================== Ai Message ==================================
Your name is Bob.

5.1 生产环境

 在生产环境中,你需要使用一个数据库的checkpointer,我们将使用 Postgres store进行演示:

 第一次使用 Postgres store时需要调用 store.setup()
pip install -U "psycopg[binary,pool]" langgraph langgraph-checkpoint-postgres
from langchain_core.runnables import RunnableConfig
from langchain.chat_models import init_chat_model
from langgraph.graph import StateGraph, MessagesState, START
from langgraph.checkpoint.postgres import PostgresSaver
from langgraph.store.postgres import PostgresStore
from langgraph.store.base import BaseStore
model = init_chat_model(model="anthropic:claude-3-5-haiku-latest")
DB_URI = "postgresql://postgres:postgres@localhost:5442/postgres?sslmode=disable"
with (
PostgresStore.from_conn_string(DB_URI) as store,
PostgresSaver.from_conn_string(DB_URI) as checkpointer,
):
# store.setup()
# checkpointer.setup()
def call_model(
state: MessagesState,
config: RunnableConfig,
*,
store: BaseStore,
):
user_id = config["configurable"]["user_id"]
namespace = ("memories", user_id)
memories = store.search(namespace, query=str(state["messages"][-1].content))
info = "\n".join([d.value["data"] for d in memories])
system_msg = f"You are a helpful assistant talking to the user. User info: {info}"
# Store new memories if the user asks the model to remember
last_message = state["messages"][-1]
if "remember" in last_message.content.lower():
memory = "User name is Bob"
store.put(namespace, str(uuid.uuid4()), {"data": memory})
response = model.invoke(
[{"role": "system", "content": system_msg}] + state["messages"]
)
return {"messages": response}
builder = StateGraph(MessagesState)
builder.add_node(call_model)
builder.add_edge(START, "call_model")
graph = builder.compile(
checkpointer=checkpointer,
store=store,
)
config = {
"configurable": {
"thread_id": "1",
"user_id": "1",
}
}
for chunk in graph.stream(
{"messages": [{"role": "user", "content": "Hi! Remember: my name is Bob"}]},
config,
stream_mode="values",
):
chunk["messages"][-1].pretty_print()
config = {
"configurable": {
"thread_id": "2",
"user_id": "1",
}
}
for chunk in graph.stream(
{"messages": [{"role": "user", "content": "what is my name?"}]},
config,
stream_mode="values",
):
chunk["messages"][-1].pretty_print()

5.2 语义搜索

 可以在图的记忆存储中启用语义搜索:这可以让图智能体通过语义相似度搜索存储中的项。
from typing import Optional
from langchain.embeddings import init_embeddings
from langchain.chat_models import init_chat_model
from langgraph.store.base import BaseStore
from langgraph.store.memory import InMemoryStore
from langgraph.graph import START, MessagesState, StateGraph
llm = init_chat_model("openai:gpt-4o-mini")
# Create store with semantic search enabled
embeddings = init_embeddings("openai:text-embedding-3-small")
store = InMemoryStore(
index={
"embed": embeddings,
"dims": 1536,
}
)
store.put(("user_123", "memories"), "1", {"text": "I love pizza"})
store.put(("user_123", "memories"), "2", {"text": "I am a plumber"})
def chat(state, *, store: BaseStore):
# Search based on user's last message
items = store.search(
("user_123", "memories"), query=state["messages"][-1].content, limit=2
)
memories = "\n".join(item.value["text"] for item in items)
memories = f"## Memories of user\n{memories}" if memories else ""
response = llm.invoke(
[
{"role": "system", "content": f"You are a helpful assistant.\n{memories}"},
*state["messages"],
]
)
return {"messages": [response]}
builder = StateGraph(MessagesState)
builder.add_node(chat)
builder.add_edge(START, "chat")
graph = builder.compile(store=store)
for message, metadata in graph.stream(
input={"messages": [{"role": "user", "content": "I'm hungry"}]},
stream_mode="messages",
):
print(message.content, end="")
  在设计智能体时,可以从以下角度考虑:
  • 智能体应该学习什么类型的内容 :事实/知识?过去事件的总结?规则和风格?
  • 记忆应该在什么时候形成 (以及由谁来形成记忆)
  • 记忆应该存储在哪里 ?(在提示词里?语义存储?)。这在很大程度上决定了他们的召回方式。

六、构建电子邮件智能体(详细教程)

 通过将这三种长期记忆类型交织在一起,我们的智能体变得真正聪明且个性化。想象一下一位助理:
  • 通知:某客户的邮件如果24小时内未回复,通常需要后续处理;
  • 了解你的写作风格和语气,调整正式回复以应对外部沟通,调整轻松回复以适应团队成员;
  • 能记住复杂的项目背景,而无需你反复解释;
  • 它更擅长预测你想看到哪些邮件,哪些邮件会自动处理。

工作流程如下所示:

START → Triage (Episodic + Procedural Memory) → Decision → Response Agent (Semantic + Procedural Memory) → END

我正在运营“知识星球”,在那里,我会分享一些更前沿的技术和干货,感兴趣的朋友可以加入,一些经典的代码,我也会放到那里,感谢支持。

最终实现的效果如下所示:

本示例完整的代码,请参考:https://t.zsxq.com/BnARP

七、结论

记忆是AI agents的基石,使它们能够保留、回忆并适应信息。我们探讨了短期和长期记忆——程序性、情节性和语义性——如何融入AI agents堆栈,超越了单纯的上下文窗口或 RAG。通过构建内存增强的电子邮件代理,我们展示了这些概念的实际应用,从状态管理到语义搜索和自适应指令。掌握内存赋能人工智能提供个性化、情境感知的解决方案,为生产环境中更智能、更强大的系统铺平道路。

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由于新岗位的生产效率,要优于被取代岗位的生产效率,所以实际上整个社会的生产效率是提升的。

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