一篇大模型Agent的全面综述

猕猴桃 探索AGI 2024年08月19日 00:00

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一直以来，人们都在追求能够达到或超越人类水平的人工智能，AI Agent目前被视为能够实现这一目标的有前途的载体。Agent是能够感知环境、做出决策并采取行动的智能体。本文会对基于LLM的Agent做一个全面概述，包括为什么LLM适合作为Agent的基础，以及包含三个主要组成部分：大脑（brain）、感知（perception）和行动（action）的框架，并可以根据不同的应用进行定制。。

为什么LLM适合作为Agent大脑的主要组成部分?

  1. 知识获取能力：通过在大规模文本数据上的预训练，能够获得丰富的知识，包括语言知识、常识知识以及特定领域的专业知识。

  2. 指令理解：LLM展现出了对自然语言指令的理解能力，这使得它们能够遵循用户的指令并据此做出决策。

  3. 泛化能力：LLM在预训练过程中学习到了广泛的语言模式，这使得它们能够在没有明确编程的情况下处理各种任务。

  4. 推理和规划：LLM能够进行一定程度的逻辑推理和规划，这对于Agent在复杂环境中做出决策至关重要。

  5. 交互能力：LLM能够与用户进行自然的多轮对话，这有助于Agent更好地理解用户的需求和上下文。

  6. 自我改进：LLM具有一定的自我改进能力，它们可以通过反馈学习来优化自己的行为和决策。

  7. 可扩展性：LLM可以通过微调来适应特定的任务或领域，这为Agent的定制化提供了可能。

  8. 多模态处理：尽管LLM主要处理文本数据，但它们也可以与其他类型的输入（如视觉、听觉）结合，以支持更丰富的感知能力。

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Agent大脑

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基于LLM的Agent的大脑模块，是Agent的核心组成部分，负责存储知识、记忆，并执行信息处理、决策制定、推理和规划等关键任务。研究是也是非常非常的多，但是他可以细分为以下5大模块：

  1. 自然语言交互:
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  • 高质量的文本生成：LLM如何生成高质量、准确、流畅的文本，以及如何通过不同的方法控制文本的风格和内容。
  • 深入理解，包括对用户指令的意图和含义的理解
  1. 知识:
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  • 预训练模型中的知识: 讨论了LLM在预训练阶段如何吸收和记忆知识，以及这些知识如何帮助Agent理解世界。
  • 语言知识: 包括语法、语义和语用学的知识。
  • 常识知识: 涉及日常世界的事实，如物体用途、事件结果等。
  • 可操作知识: 与特定任务或领域相关的知识，如编程、医学等。
  • 潜在问题: 探讨了如何处理LLM中的不正确或过时知识，以及如何减少幻觉现象。
  1. 记忆:
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  • 记忆能力，包括提高Transformer模型长度限制的方法
  • 记忆的总结和压缩
  • 记忆检索，包括自动检索和交互式检索
  1. 推理与规划:
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  • 推理，如链式推理和其他推理方法
  • 规划，包括计划制定和计划反思
  1. 可转移性与泛化:
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  • 未见任务泛化，如多任务学习
  • 上下文学习，即模型通过上下文中的示例进行学习。
  • 持续学习，指模型在不断学习新任务的同时保留以前的知识。

大脑模块的设计灵感来自于人类大脑，它不仅是信息处理的中心，也是决策和创造性思维的源泉。在LLM基础的Agent中，大脑模块通过模仿这些人类智能的方面，使得Agent能够展示出智能行为，并能够适应和处理各种任务和环境。

Agent感知

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  1. 文本输入:

    • 这是LLM Agent的主要输入方式。

  2. 视觉输入:

    • 视觉编码器（Visual Encoder）: 一般使用不同类型的视觉编码器，如ViT、VQVAE等，这些编码器将图像转换为模型可以理解的格式。
    • 可学习的架构（Learnable Architecture）: 通过查询（Query-based）或投影（Projection-based）方法将视觉信息与LLM结合。

  3. 听觉输入:

    • 一般使用音频编码器，如HuBERT、AST等，级联方式，Agent还可以串联使用多个音频处理模型，如Text-to-Speech等

  4. 其他输入:

    • 除了文本、视觉和听觉之外的其他输入方式，如触觉、手势等

Agent行动

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  1. 文本输出:

    • LLMAgent生成文本响应，包括对话、回答问题、撰写报告等。

  2. 工具使用:

    • 学习工具: Agent学习使用各种工具，例如通过示范学习或反馈学习。
    • 使用工具: Agent调用外部工具来增强其能力，例如搜索引擎、数据库、APIs等。
    • 制作工具: Agent创造或修改工具以适应特定的任务或需求。

  3. 具体行动:

    • Agent在物理世界或虚拟环境中执行具体动作，如移动、抓取、操作对象等。

Agent应用

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  1. 单一Agent:
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  • 任务导向: Agent根据用户的具体指令执行任务，例如在网页浏览、家庭自动化和客户服务等领域的应用。
  • 创新导向: Agent在科学研究、药物发现和新材料设计等创新领域的应用。
  • 生命周期导向: Agent在一个开放和持续的环境中，如Minecraft，进行长期的生存和发展。
  1. 多Agent交互:
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  • 合作交互: Agent在需要团队合作的场景中协同工作，例如通过角色分配和任务协调来提高效率。
  • 对抗交互: Agent在竞争环境中如何通过对抗和辩论来提高自身的性能和决策质量。
  1. 人机交互:
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  • 指导者-执行者模式: 人类作为指导者提供指令和反馈，而Agent则作为执行者来完成任务。
  • 平等伙伴模式: Agent作为人类的平等伙伴参与对话和任务，例如在情感交流和创造性工作中。
文章标题：The Rise and Potential of Large Language Model Based Agents: A Survey
项目地址：https://github.com/WooooDyy/LLM-Agent-Paper-List

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