本文深入探讨多智能体架构选型逻辑,对比分析了四种主流方案:子智能体(集中式编排)、技能(渐进式揭示)、交接(状态驱动切换)和路由器(并行分发)。根据不同场景需求,如分布式开发、并行执行、多跳交互等,提供了架构选择建议。通过性能测试表明,无状态模式适合并行任务,有状态模式降低重复请求成本,而上下文隔离可有效控制token消耗。强调应从简单开始,根据实际需求选择最适合的架构模式。

多智能体架构(Multi-Agent Architecture)的选型逻辑。

在构建复杂 Agent 系统时,我们经常会面临一个抉择:是继续在单 Agent 的 Prompt 上打磨,还是转向更复杂的多智能体架构?很多开发者在实操中容易陷入“为了架构而架构”的误区,导致系统复杂度失控。那么在不同工程约束下,如何进行多智能体架构的权衡与选型呢?

  1. 为什么需要多智能体架构?

在 Agent 开发初期,单 Agent(Single Agent)配合设计良好的工具通常是首选,因为它简单、易调试。但随着业务复杂度提升,单 Agent 会迅速暴露短板,主要体现在两个方面:

  1. 上下文管理(Context Management):每个垂直领域的专业知识如果全部塞进一个 Prompt,不仅会造成 Token 浪费,更会导致模型注意力涣散。即便上下文窗口再大,几百轮 Agent Loop 下来,模型性能也会严重衰减。
  2. 分布式开发(Distributed Development):在企业级项目中,不同团队需要独立维护各自的 Agent 能力。如果所有逻辑都耦合在一个庞大的 Prompt 里,跨团队协作没法搞。

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Anthropic 的研究表明,在复杂研究任务中,采用 Claude Opus 4 作为主智能体(Main-Agent),配合 Claude Sonnet 4 子智能体(Sub-Agent)的架构,其表现比单 Agent Claude Opus 4 提升了 90.2%。这种架构通过分离上下文窗口,实现了单 Agent 无法完成的并行推理。

  1. 四种主流多智能体架构方案对比

在工业界,我们主要观察到以下四种核心模式,每种模式在任务协调、状态管理和顺序执行上都有不同的侧重。

方案一:子智能体(Subagents)- 集中式编排

  • 工作机制:主管智能体(Supervisor Agent)通过调用专业子智能体作为“工具”来协调任务。主智能体维护对话 Context,子智能体保持无状态,从而实现极强的上下文隔离。
  • 最佳场景:多领域协作,需要集中式工作流控制,且子智能体无需直接与用户对话。例如:协调日历、邮件和 CRM 的个人助理。
  • 核心权衡:每次交互会增加一次模型调用(结果需流回主智能体),这带来了延迟和 Token 开销,但换取了严密的控制权。

方案二:技能(Skills)- 渐进式揭示

  • 工作机制:Agent 按需加载专门的 Prompt 和知识库。这是一种轻量级的“准多智能体”方案,让 Agent 动态采用专业角色。
  • 最佳场景:单 Agent 多专业化场景,如编码助手或创意写作助手。
  • 核心权衡:架构简单,支持直接用户交互。但随着技能加载,Context 会在对话历史中累积,容易导致后续调用的 Token 膨胀。

方案三:交接(Handoffs)- 状态驱动切换

  • 工作机制:活跃 Agent 根据上下文动态切换。每个 Agent 都能通过工具调用将控制权转交给其他 Agent,状态在对话轮次中保留。
  • 最佳场景:多阶段顺序工作流,如分步骤的客户支持流程。
  • 核心权衡:状态性最强,上下文衔接自然。但状态管理极其复杂,需要确保切换过程中的信息不丢失。

方案四:路由器(Router)- 并行分发与合成

  • 机制:路由层对输入进行分类,分发给多个专业 Agent 并行执行,最后汇总合成结果。
  • 最佳场景:企业级知识库、多垂直领域查询。
  • 核心权衡:无状态设计,性能一致性好。但如果需要维护长对话历史,会产生重复的路由开销。

  1. 需求和模式的对应关系

在实施多智能体架构之前,需要考虑下模式和架构的对应关系:

需求 (Requirements) 模式
多种独立任务(日历,邮件以及CRM操作),并行 SubAgents
单agent,配合专用技能,轻量编排 Skills
顺序工作流,状态转换,用户操作 Handoffs
不同垂直领域,并行查询多个源,合成结果 Router

下表展示每种模式如何支持常见的多智能体需求:

模式 分布式开发 并行 多跳 直接用户交互
SugAgents ⭐️⭐️⭐️⭐️⭐️ ⭐️⭐️⭐️⭐️⭐️ ⭐️⭐️⭐️⭐️⭐️ ⭐️
Skills ⭐️⭐️⭐️⭐️⭐️ ⭐️⭐️⭐️ ⭐️⭐️⭐️⭐️⭐️ ⭐️⭐️⭐️⭐️⭐️
Handoffs - - ⭐️⭐️⭐️⭐️⭐️ ⭐️⭐️⭐️⭐️⭐️
Router ⭐️⭐️⭐️ ⭐️⭐️⭐️⭐️⭐️ - ⭐️⭐️⭐️
  • 分布式开发:不同的团队可以独立维护组件吗?
  • 并行化:多个代理可以同时执行吗?
  • 多跳:该模式是否支持按顺序调用多个子代理?
  • 直接用户交互:子代理能否直接与用户对话?
  1. 场景与模式选择

架构选择直接影响延迟、成本和用户体验。我们分析了三个典型场景,以了解不同架构模式在实际应用中的性能表现。

场景 1:一次性请求

用户发出一个请求:“买咖啡”。专门的代理可以调用 buy_coffee 工具。

模式 模型调用次数 注意事项
SugAgents 4 结果通过main agent透出
Skills 3 直接执行
Handoffs 3 直接执行
Router 3 直接执行

关键洞察:对于单个任务(每个任务 3 次调用),交接、技能和路由效率最高。子代理会增加一次调用,因为结果会通过主代理返回。这种额外的开销提供了集中控制,如下所示。

场景 2:重复请求

用户在对话中两次提出相同的请求:

  • 第一回合:“买咖啡”
  • 第二回合:“再买杯咖啡”
模式 第二轮的模型调用次数 模型调用总次数 效率提升
SugAgents 4 8 -
Skills 2 5 40%
Handoffs 2 5 40%
Router 3 6 25%

关键洞察:有状态模式(例如切换、技能)通过维护上下文,可减少 40-50% 的重复请求调用。子代理通过无状态设计保持每次请求成本的一致性,从而提供强大的上下文隔离,但代价是模型调用次数的增加。

场景 3:多域查询

用户提问:“比较 Python、JavaScript 和 Rust 在 Web 开发中的性能。” 每个Agent都包含大约 2000 个文档token。所有模式都可以并行调用工具。

模式 模型调用次数 消耗tokens 注意
SugAgents 5 ~9K 各子Agent在隔离环境执行
Skills 3 ~15 上下文会增长
Handoffs 7+ ~14+ 需要按序执行
Router 5 ~9K 并行执行

关键洞察:对于多域任务,并行执行模式(子代理、路由器)效率最高。技能调用次数较少,但由于上下文累积,token使用量较高。交接必须顺序执行,无法利用并行工具调用同时查询多个域。

在这种情况下,由于上下文隔离,子代理处理的token总数比技能少 67%。每个子代理仅处理相关的上下文,避免了在单个对话中加载多个技能时产生的token膨胀。

性能总结

在 Agent 架构设计中,我的原则始终是:从简单开始,只有在遇到明确的 Context 瓶颈或团队协作障碍时,才考虑引入多智能体架构。

  • 如果你追求并行效率领域隔离,选 SubagentsRouter
  • 如果你追求交互流畅度多轮对话成本,选 SkillsHandoffs

没有最好的架构,只有最适合业务场景的权衡。希望这些抽象总结能帮助你在构建下一代自主 Agent 系统时,少走弯路。

性能矩阵如下:

模式 (Pattern) 单次请求 (Single) 重复请求 (Repeat) 并行执行 (Parallel) 大上下文领域 (Large Context)
Subagents
Skills
Handoffs
Router

最后

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