你要了解的2种AI思维链

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我们使用的AI助手,一般是经过了预训练和微调这2个步骤,尽管训练出的模型能回答许多通用类问题,但是在遇到复杂问题时还是束手无策。

直到有人提出了思维链方式,才解决了模型在面对复杂问题时的推理能力。

1、什么是思维链

思维链 (Chain of Thought, CoT)是用于提高AI模型推理能力的方式。其核心原理就8个字: 化繁为简、逐个击破

思维链的工作原理是,模拟人类思考问题的过程,通过将复杂的问题逐步分解,然后逐个向前解决这些简单问题,从而得出最终答案。

2、实现智能体的方式

智能体(AI Agent)用于更加智能 更加强调推理的场景,思维链便是用于AI Agent的场景,在这种场景下可以发挥它的优势。

在AI Agent领域里,常见的实现思维链的机制有2种,Plan-and-Executor机制和ReAct机制。

2.1、Plan-and-Executor机制

Plan-and-Executor机制是分离规划 和 执行这2个环节。它将问题解决过程分为两个阶段: 规划和执行

规划阶段:

在这个阶段,主要是在智能体里分析问题,制定一个详细的解决方案计划。这个阶段通常会涉及到大量的计算过程,用来确定出最优的行动计划。规划的结果是:输出一个具体的 行动计划

执行阶段:

在这个阶段,智能体按照规划阶段生成的行动计划去逐步执行每个步骤。并在执行过程中监控和调整,确保计划的顺利执行。

优点

这种机制的特点就是规划和执行的分离,这种分离可以使每个阶段更加专注于当前任务,从而提高效率。适用于需要复杂度较高,需要提前做复杂规划的任务。

缺点

在执行过程中,可能存在不确定因素,这种方式因为是提前规划好的,所以可能不适应变化,需要频繁调整计划。

举例说明Plan-and-Executor步骤

比如,我想知道2024年周杰伦最新的演唱会是时间和地点是什么,通过Plan-and-Executor机制,会被拆解成以下步骤:

计划阶段:

1. 在搜索引擎上查找“2024年周杰伦最新演唱会时间和地点”。
2. 查看官方网站或可信的新闻网站的相关信息。
3. 汇总并记录演唱会的时间和地点。

执行阶段:

1. 在搜索引擎上查找“2024年周杰伦最新演唱会时间和地点”。
   - 结果:找到了一些相关的网页链接。
2. 查看官方网站或可信的新闻网站的相关信息。
   - 结果:在周杰伦的官方网站上找到了2024年最新演唱会的时间和地点。
3. 汇总并记录演唱会的时间和地点。
   - 结果:2024年周杰伦最新演唱会将在2024年5月20日于北京举行。

2.2、ReAct机制

ReAct机制是一种将推理(Reasoning)和行动(Action)结合在一起的实现方式,同时还引入了观察(Observation)环节,在每次执行(Action)之后,都会先观察(Observation)当前现状,然后再进行下一步的推理(Reason)。

它强调的是在感知环境变化后,立即做出反应并采取行动,而不是先制定一个详细的计划。

优点

适应性强,能够快速响应环境变化。更适合动态和不确定性高的环境。

缺点

由于没有预先规划,可能在复杂任务中效率较低,每一步都在执行:观察、推理、行动。

举例说明ReAct步骤

比如,我要知道2024年周杰伦最新的演唱会是时间和地点是什么,通过ReAct机制,会被拆解成以下步骤:

推理1:用户想知道2024年周杰伦最新的演唱会是时间和地点是什么,需要查找最新的信息。
行动1:调用Google的搜索API进行搜索。
观察1:搜索结束,搜索的结果中出现一些关于《2024年周杰伦最新的演唱会》的网页信息。

推理2:搜索出来的网页较多,大概浏览前6个网页的具体内容。
行动2:点击第一个网页,开始浏览。
观察2:浏览结束,浏览的网页内容提及到了2024年周杰伦最新的演唱会信息。

推理3:针对网页的内容进行,问题的总结。
结果:将最终的答案输出给用户。

3、代码示例

3.1、Plan-and-Executor机制

LangChain框架已经实现了Plan-and-Executor机制,三行代码即可调用:

核心代码:

# 加载计划
planner = load_chat_planner(model)
# 加载执行器
executor = load_agent_executor(model, tools, verbose=True)
# 加载代理
agent = PlanAndExecute(planner=planner, executor=executor, verbose=True)

完整代码:

from langchain_openai import ChatOpenAI
from langchain_experimental.plan_and_execute import (
    PlanAndExecute, load_agent_executor, load_chat_planner
)
from langchain.tools import BaseTool
from langchain_experimental.tools import PythonREPLTool

model = ChatOpenAI(
    model="gpt-3.5-turbo",
    openai_api_key="sk-xxxxxx",
    openai_api_base="https://api.xiaoai.plus/v1",
)

# 定义工具
class SumNumberTool(BaseTool):
    name = "数字相加计算工具"
    description = "当你被要求计算2个数字相加时,使用此工具"

    def _run(self, a, b):
        return a["title"] + b["title"]

# 加入到工具合集
tools = [SumNumberTool()]

# 加载计划
planner = load_chat_planner(model)
# 加载执行器
executor = load_agent_executor(model, tools, verbose=True)
# 加载代理
agent = PlanAndExecute(planner=planner, executor=executor, verbose=True)

agent.run("你帮我算下 3.941592623412424 + 4.3434532535353的结果")

执行过程:

执行过程见下图,从过程中,我们可以看出,Agent确实是先规划了N个steps,然后一步步执行step

3.2、ReAct机制

LangChain框架已经实现了ReAct机制,两行代码即可调用:

核心代码:

# 使用reAct的提示词
prompt = hub.pull("hwchase17/structured-chat-agent")
# 创建Agent
agent = create_structured_chat_agent(llm=model, tools=tools, prompt=prompt)

完整代码:

from langchain import hub
from langchain.agents import create_structured_chat_agent, AgentExecutor, tool
from langchain.memory import ConversationBufferMemory
from langchain.schema import HumanMessage
from langchain.tools import BaseTool
from langchain_openai import ChatOpenAI

model = ChatOpenAI(
    model="gpt-3.5-turbo",
    openai_api_key="sk-xxxxxx",
    openai_api_base="https://api.xiaoai.plus/v1",
)

# 定义工具
class SumNumberTool(BaseTool):
    name = "数字相加计算工具"
    description = "当你被要求计算2个数字相加时,使用此工具"

    def _run(self, a, b):
        return a["title"] + b["title"]

# 加入到工具合集
tools = [SumNumberTool()]

# 使用reAct的提示词
prompt = hub.pull("hwchase17/structured-chat-agent")

# 创建Agent
agent = create_structured_chat_agent(llm=model, tools=tools, prompt=prompt)

# 创建记忆组件
memory = ConversationBufferMemory(memory_key="chat_history", return_messages=True)

# 创建Agent执行器
agent_executor = AgentExecutor.from_agent_and_tools(
    agent=agent, tools=tools, memory=memory, verbose=True, handle_parsing_errors=True
)

agent_executor.invoke({"input": "你帮我算下 3.941592623412424 + 4.3434532535353的结果"})

执行过程:

ReAct机制的执行过程,读者自行尝试。与Plan-and-Executor相比,ReAct机制少了规划steps这个环节。

4、完结

本篇主要聊了思维链、AI Agent场景下思维链的2种实现机制、代码示例,具体选择取决于应用场景和问题的复杂性。希望对你有帮助!

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原文链接: https://mp.weixin.qq.com/s/MTh0x9RYwnLNvaV_U1jOcQ

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标题:你要了解的2种AI思维链
作者:程序员半支烟
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