python机器人Agent编程——多Agent框架的底层逻辑(上)
目录
- 一、前言
- 二、两个核心概念
- 2.1 Routines
- （1）清晰的Prompt
- （2）工具调用json schema自动生成
- （3）解析模型的toolcall指令
- （4）单Agent的循环决策与输出
- PS.扩展阅读
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一、前言
现在大语言模型中的第一性原理:Scaling laws正在失效的论调四起，大模型大有迎来瓶颈期的感觉。然而，世界在AI领域都在较劲，虚虚实实，不可信其有也不可信其无。但是有个方向是一致的，那就是多Agent的路线。无论是AI头部企业OpenAI、Google、Facbook、Microsoft还是业界大佬Andrew FeiFeiLi、Michael Winikoff等都对多Agent技术路线作了充分的肯定。本文是对阅读Ilan Bigio的《Orchestrating Agents: Routines and Handoffs》的回炉理解和分享，其文章平实未有半点修饰，基础阐述了多Agent协作的底层算法逻辑。而OpenAI推出的教育框架Swarm就是源于此Idea.
二、两个核心概念
多Agent协作Idea引入了概念： routines和handoffs，通过基于这两个概念的python代码实现，完成了多个智能体间的转移、协作和完整的用户交互。
2.1 Routines
这个词通过体会，可以理解为简单的机械的任务列表。通过向LLM描述一些比较清晰的，简单的先后任务Prompt，和提供完成这些任务表所需的function或者tools，实现单个Agent完成某项“技能”的能力。这里的核心要点主要有两个：
（1）清晰的Prompt
需要向LLM提供一个较为明确，没有歧义容易操作的system的Promt描述，这个相当于对一个社会上的普通人，雇用后，对其进行业务的培训，让他/她明白这个岗位的职责和操作步骤，使其成为一个公司的特定岗位的业务员。
system_message = (
"You are a customer support agent for ACME Inc."
"Always answer in a sentence or less."
"Follow the following routine with the user:"
"1. First, ask probing questions and understand the user's problem deeper.\n"
" - unless the user has already provided a reason.\n"
"2. Propose a fix (make one up).\n"
"3. ONLY if not satesfied, offer a refund.\n"
"4. If accepted, search for the ID and then execute refund."
""
)
（2）工具调用json schema自动生成
LLM现在都支持外部的tool/函数调用了，而且很多都是遵循OpenAi的规范格式，就是json schema格式，可以认为是大模型的结构化输出通讯协议的一种。
大模型JSON Schema格式是一种用于描述和验证JSON数据结构的规范。它定义了JSON数据中各个元素的类型、格式、约束和关系，确保了数据的一致性和可靠性。在软件开发、API设计以及数据交换过程中，JSON Schema发挥着重要作用（来自网络的定义，不知道说些什么）
“协议”的格式如下：
{
"type": "function",
"function": {
"name": "sample_function",#工具名称
"description": "This is my docstring. Call this function when you want.",#工具描述
"parameters": {#工具行参数描述
"type": "object",
"properties": {
"param_1": {#第1个参数
"type": "string"
},
"param_2": {#第2个参数
"type": "string"
},
"the_third_one": {#第3个参数
"type": "integer"
},
"some_optional": {#可选参数
"type": "string"
}
},
"required": [
"param_1",
"param_2",
"the_third_one"
] {#必须传入的参数
}
}
}
其实就是对应的一个python的普通的funciton：
def sample_function(param_1, param_2, the_third_one: int, some_optional="John Doe"):
"""
This is my docstring. Call this function when you want.
"""
print("Hello, world")
区别与需要手动定义这个JSON Schema，可以用一个python函数自动生成实现JSON Schema，这个也是用到了swarm框架里了：
import inspect
#实现一个自动JSON Schema生成
def function_to_schema(func) -> dict:
type_map = {
str: "string",
int: "integer",
float: "number",
bool: "boolean",
list: "array",
dict: "object",
type(None): "null",
}
try:
signature = inspect.signature(func)
except ValueError as e:
raise ValueError(
f"Failed to get signature for function {func.__name__}: {str(e)}"
)
parameters = {}
for param in signature.parameters.values():
try:
param_type = type_map.get(param.annotation, "string")
except KeyError as e:
raise KeyError(
f"Unknown type annotation {param.annotation} for parameter {param.name}: {str(e)}"
)
parameters[param.name] = {"type": param_type}
required = [
param.name
for param in signature.parameters.values()
if param.default == inspect._empty
]
return {
"type": "function",
"function": {
"name": func.__name__,
"description": (func.__doc__ or "").strip(),
"parameters": {
"type": "object",
"properties": parameters,
"required": required,
},
},
}
以上的自动生成函数适合任何一个普通函数：
def add(a:int,b:int,isadd=True):
"""
this funciton is used to do add method when isadd is true or minuse method when isadd is false return the result
"""
if isadd:
return a+b
else:
return a-b
schema = function_to_schema(add)
print(json.dumps(schema, indent=2))
打印结果如下：
有了以上两个法宝后就可以轻松实现agent的外部函数调用了：
# -*- coding: utf-8 -*-
"""
Created on Fri Nov 15 16:47:17 2024
@author: 18268
"""
import inspect
import json
def function_to_schema(func) -> dict:
type_map = {
str: "string",
int: "integer",
float: "number",
bool: "boolean",
list: "array",
dict: "object",
type(None): "null",
}
try:
signature = inspect.signature(func)
except ValueError as e:
raise ValueError(
f"Failed to get signature for function {func.__name__}: {str(e)}"
)
parameters = {}
for param in signature.parameters.values():
try:
param_type = type_map.get(param.annotation, "string")
except KeyError as e:
raise KeyError(
f"Unknown type annotation {param.annotation} for parameter {param.name}: {str(e)}"
)
parameters[param.name] = {"type": param_type}
required = [
param.name
for param in signature.parameters.values()
if param.default == inspect._empty
]
return {
"type": "function",
"function": {
"name": func.__name__,
"description": (func.__doc__ or "").strip(),
"parameters": {
"type": "object",
"properties": parameters,
"required": required,
},
},
}
def add(a:int,b:int,isadd=True):
"""
this funciton is used to do add method when isadd is true or minuse method when isadd is false return the result
"""
if isadd:
return a+b
else:
return a-b
schema = function_to_schema(add)
print(json.dumps(schema, indent=2))
from openai import OpenAI
# 定义模型
MODEL = "llama3.2:latest"
ollama_client = OpenAI(
base_url = 'http://localhost:11434/v1',
api_key='None', # required, but unused
)
messages = []
tools = [add]
tool_schemas = [function_to_schema(tool) for tool in tools]
response = ollama_client.chat.completions.create(
model=MODEL,
messages=[{"role": "user", "content": "1加1等于几"}],
tools=tool_schemas,
)
message = response.choices[0].message
print(message.tool_calls[0].function)
最后模型根据用户输入"1加1等于几"，会去查找工具的tool_schemas，并自主决定了调用add这个工具，输出如下：
这个是openai自定义的一个type:openai.types.chat.chat_completion_message_tool_call.Function
（3）解析模型的toolcall指令
这个就是当模型认为要调用工具时，会吐出要调用的某个函数的信息：
，包含一个function属性及对应名字和参数。接下来就是根据它，去调用实体的函数：
tools=[add]
tools_map = {tool.__name__: tool for tool in tools}#这里搞了一个tools_map,用于存多个funciton的名字
def execute_tool_call(tool_call, tools_map):
#根据openai的LLM返回格式，调用相应函数
name = tool_call.function.name
args = json.loads(tool_call.function.arguments)
print(f"Assistant: {name}({args})")
# call corresponding function with provided arguments
return tools_map[name](**args)
execute_tool_call(message.tool_calls[0], tools_map)
如下调用了add函数，执行并输出了结果。
（4）单Agent的循环决策与输出
以上实现了LLM自动调用工具库的function，如果需要多个工具库的调用，还需要做一个while循环，首先需要将前一个工具执行输出结果输入给LLM，然后再让LLM对照routines的任务表判断，是否还要继续调用其它工具，直到它认为可以输出结果返给user为止：
def run_full_turn(system_message, tools, messages):
num_init_messages = len(messages)
messages = messages.copy()
while True:
# turn python functions into tools and save a reverse map
tool_schemas = [function_to_schema(tool) for tool in tools]
tools_map = {tool.__name__: tool for tool in tools}
# === 1. get openai completion ===
response = ollama_client.chat.completions.create(
model=MODEL,#或者qwen2.5等本地模型
messages=[{"role": "system", "content": system_message}] + messages,
tools=tool_schemas or None,
)
message = response.choices[0].message
messages.append(message)
if message.content: # print assistant response
print("Assistant:", message.content)
if not message.tool_calls: # if finished handling tool calls, break
break
# === 2. handle tool calls ===
for tool_call in message.tool_calls:
result = execute_tool_call(tool_call, tools_map)
result_message = {
"role": "tool",
"tool_call_id": tool_call.id,
"content": result,
}
print("result_message:",result_message)
messages.append(result_message)
# ==== 3. return new messages =====
return messages[num_init_messages:]
PS.扩展阅读
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