上篇博文中，说了copilot和agent的原理，这篇博文重点是代码实现。 基于gpt+rust的方式，实现一个通用agent能力的底座。并从零实现single agent和multi agent。
前言
上篇博文中，说了copilot和agent的原理，这篇博文重点是代码实现。
首先看一下代码架构
- runtime：能够按照一定策略，将一个复杂的任务按照，一个一个节点的方式运行起来。可以理解为对流程图的高度抽象。
- Node：对节点抽象出的接口，上面所有黄色的节点，都要实现这个接口，并最终放在runtime上执行。
- llm：基座大模型，tool：工具，script engine：脚本引擎，control node：节点控制器
single agent：按照论文的说法，是一个在某个场景下的专家，比如画画专家，购物专家。multi agent：让多个专家协同工作task flow：执行一个特定的任务流，相当于按照流程图执行任务。
本文重点：基于runtime实现single agent和multi agent。task flow我们以后再说。其实有了runtime，taskflow自动就实现了。
Runtime&Node
runtime的作用：假设我们有了一些能够运行的节点，当一个任务到达时，runtime需要按照一定的规则和流程，执行一系列节点，并最终给出一个结果。这里有两个需要注意的地方：
- 每个节点都必须是对等
- 节点之间的流转必须是自由的。
看代码实现，这里简化了，详细代码传送门
rust复制代码pub struct Runtime{
nodes: Arc<dyn NodeLoader> // 所有节点
...
}
// 运行一个任务的入口
// 入参：任务名，第一个节点的id，输入input
// 输出：Out
pub async fn run<In,Out>(&self,task_code:S,first_node_id:F,input:In)->anyhow::Result<Out>{
...
}
再看一下Node的抽象，很简单，每个节点只需要关注，自己能否运行，和自己如何运行。
rust复制代码#[async_trait::async_trait]
pub trait Node: Send + Sync {
// 节点id
fn id(&self) -> String;
// ready: 节点是否准备好开始工作，只能判断流程节点，不用来做参数校验
fn ready(&self, _ctx: Arc<Context>, _args: &TaskInput) -> bool {
true
}
// 运行节点，执行特定任务
async fn go(&self, ctx: Arc<Context>, args: TaskInput) -> anyhow::Result<TaskOutput>;
}
LLM
LLM是一切的灵魂，我们第一个实现。当然也不复杂，我们直接调用openai的开发接口。下面看一下简化代码。详细代码传送门。
rust复制代码pub struct LLMNode {
id: String,
// 大模型相关的默认参数：比如模型，tokens，temperature 等
default_req: LLMNodeRequest,
client: Client<OpenAIConfig>,
}
#[async_trait::async_trait]
impl rt::Node for LLMNode {
async fn go(&self, ctx: Arc<Context>, mut args: TaskInput) -> anyhow::Result<TaskOutput> {
let req = if let Some(query) = args.get_value::<String>() {
...
} else if let Some(mut req) = args.get_value::<LLMNodeRequest>() {
...
} else {
return anyhow::anyhow!("llm: task_input is unknown").err();
};
//调用openai的接口，发起聊天，这里没有用stream接口
let resp = self.chat(req).await?;
//继续执行下一个节点
go_next_or_over(ctx, resp)
}
}
Tool
tool由两部分组成，代码传送门
- tool的描述，就是我们告诉大模型我们的tool是做什么用的，包括参数是做什么。
- 注意当参数较为复杂的时候，尽量用gpt的模型，国内的很多模型对复杂参数的拼接是极为离谱的。
- tool的实现，这部分我们直接用
Fntrait作为一个抽象
简易代码如下：
rust复制代码pub struct ToolNode {
id: String,
// 函数描述和入参等信息
meta: FunctionObject,
// 函数的具体实现，为了兼容异步，函数的实际返回是个future。
handle: Box<
dyn Fn(String) -> Pin<Box<dyn Future<Output = anyhow::Result<String>> + Send>>
+ Send
+ Sync
+ 'static,
>,
}
#[async_trait::async_trait]
impl Node for ToolNode {
//兼容多种入参
async fn go(&self, ctx: Arc<Context>, mut args: TaskInput) -> anyhow::Result<TaskOutput> {
//如果入参是String，则直接调用handle
if let Some(input) = args.get_value::<String>() {
let resp = (self.handle)(input).await?;
return go_next_or_over(ctx, resp);
}
//如果入参是模型给出的结果，则需要先将入参抽出来，并且返回一个聊天的消息。
//这种方式相当于聊天中的一环
if let Some(call) = args.get_value::<ChatCompletionMessageToolCall>() {
let input = call.function.arguments;
let resp = (self.handle)(input).await?;
let msg: ChatCompletionRequestMessage = ChatCompletionRequestToolMessageArgs::default()
.tool_call_id(call.id)
.content(resp)
.build()
.unwrap()
.into();
return go_next_or_over(ctx, msg);
};
return anyhow::anyhow!("tool args error").err();
}
}
有了ToolNode之后，我们可以实现几个默认的函数看一下效果
rust复制代码//查询天气的函数，入参是城市
pub(crate) fn mock_get_current_weather() -> Self {
ToolNode::new(
"get_current_weather",
"Get the current weather in a given location",
r#"{"type":"object","properties":{"location":{"type":"string","description":"the city","enum":["beijing","shanghai"]}},"required":["location"]}"#,
Self::get_current_weather,
)
}
//taobao的函数，能够在线购物，不过`Self::submit_order`只能购买雨伞。
pub(crate) fn mock_taobao() -> Self {
ToolNode::new(
"submit_order",
"在线购物",
r#"{"type":"object","properties":{"product":{"type":"string","description":"商品名称"}},"required":["product"]}"#,
Self::submit_order,
)
}
agent
有了llm+tool我们可以尝试实现一个做简单的agent。详细代码传送门。
最简agent结构图：
还是画一下最简单agent的结构图：
agent主要还是用来决策，是调用llm还是调tool，经过若干次循环后，最终给出结果。
代码实现
rust复制代码#[derive(Clone)]
pub struct SingleAgentNode {
//agent的设定，按照论文的说法，这是某个领域的专家
prompt: String,
//工具
tools: Vec<ChatCompletionTool>,
//memory能够简单的存储聊天记录，这里简单抽象一下，不用关心，以后还会变。
memory: Arc<dyn Memory>,
id: String,
//上下文窗口大小
max_context_window: usize,
//用哪个llm
llm_model: String,
}
#[async_trait::async_trait]
impl Node for SingleAgentNode {
async fn go(&self, ctx: Arc<Context>, mut args: TaskInput) -> anyhow::Result<TaskOutput> {
let mut status = ctx.remove::<usize>(AGENT_EXEC_STATUS);
if status.is_none() {
status = Some(1);
}
match status.unwrap() {
//用户query到达，调用模型
1 => {
...
return self.exec_llm(ctx);
}
//执行tool给出的结果
2 => {
...
Self::add_msg_to_context(ctx.clone(), resp);
return self.exec_llm(ctx);
}
//调用模型后给出的回复
3 => {
let mut resp: CreateChatCompletionResponse = args.get_value().unwrap();
...
match finish_reason.unwrap() {
//回复完成
FinishReason::Stop => {
return self.over(ctx, message.content.unwrap_or("无语".to_string()))
}
//模型让我们去执行tool
FinishReason::ToolCalls => {
return self.function_call(ctx, message.tool_calls.unwrap().remove(0))
}
_ => return anyhow::anyhow!("unknown finish_reason").err(),
}
}
//错误
_ => return anyhow::anyhow!("single agent unknown status").err(),
}
// Err(anyhow::anyhow!(""))
}
}
对于上下文的处理。
在agent的实现中，上下文分为了两个部分，其中用户的query和最终answer作为整体上下文的内容。
而中间调用函数和函数的返回结果的部分，作为一次会话的上线文。最终不会被记录。
如下代码处理：
rust复制代码//在用户发问时创建当前会话的短期上下文，并且存储在Context中
if ctx.get(
"session_context",
|x: Option<&mut Vec<ChatCompletionRequestMessage>>| x.is_none(),
) {
ctx.set(
"session_context",
Vec::<ChatCompletionRequestMessage>::new(),
);
}
//在聊天结束后，我们将user_question和ai_response放入到memory中
self.memory.add_session_log(vec![user_question, ai_response]);
效果验证
创建3.5的llm，两个mock的tool，和一个agent放入到runtime中。启动测试
bash复制代码cargo test single_agent::test::test_single_agent -- --nocapture
多智能体
关于多智能体其实就是多个agent之间的合作，文论中的实现过于繁琐，我的实现加以结合修改。使之更具备可用性。
流程&结构
看图是不是就清晰了，当query到达后，从多个agent中选出几个专家，并选出一个最相关的agent，将用户query交给他，然后他和其他专家共同探讨，最终得出一个结论。
代码实现
rust复制代码pub struct MultiAgent {
//专家的id 和 专家作用的描述
agents: Vec<(String, String)>,
//为了能够让agent进行协作，需要给agent包装一个Node节点
agent_tools: Vec<AgentTool>,
//agent的向量描述，方便召回
agent_vec: Vec<Vec<f32>>,
id: String,
debug: bool,
recall_mod: RecallMod,
}
impl Node for MultiAgent {
async fn go(&self, ctx: Arc<Context>, mut args: TaskInput) -> anyhow::Result<TaskOutput> {
let query = args.get_value::<String>().unwrap();
//召回agent，并找到最相关的agent
let (agent, tools) = self.agent_recall(query.as_str()).await?;
Self::add_tools_to_context(ctx.clone(), tools);
//将query丢给专家团
if self.debug {
callback_self(ctx, self.id(), agent, query)
} else {
TaskOutput::new(agent, query).ok()
}
}
}
专家团召集
一个多智能体，最终会有非常多的专精agent，但解决一个query并不需要这么多agent，并且agent过多还会拖慢速度。所以需要召回专家。
我们这里主要用的embedding计算query和agent的余弦相似度召回。并将最相似的agent作为领导人。
注意，这种方式并不严谨，我的实际测试数据显示，准召率在90%~95%左右。并且难以优化。
应该支持多种召回方式。
rust复制代码// fixme 实际召回比较准的方式应该是根据 query+pe+portrait+context 进行召回，或者走个小模型
pub async fn agent_recall(&self, query: &str) -> anyhow::Result<(String, Vec<AgentTool>)> {
match self.recall_mod {
//这种方式，适合决策树，或者代理agent模式
RecallMod::First => {
let tools = self
.agent_tools
.iter()
.map(|t| t.clone())
.collect::<Vec<AgentTool>>();
return (self.agents[0].0.clone(), tools).ok();
}
//指定某个agent
//这种方式适合 agent的结构为对等拓扑，能够延续上一次记录。
RecallMod::Specific(ref id) => {
let tools = self
.agent_tools
.iter()
.map(|t| t.clone())
.collect::<Vec<AgentTool>>();
return (id.clone(), tools).ok();
}
//embedding召回
RecallMod::Embedding(ref n) => {
let query_vec = embedding_small_1536(vec![query]).await?;
let list = top_n(&query_vec[0], &self.agent_vec, *n);
let mut tools = vec![];
for i in list {
if let Some(i) = self.agent_tools.get(i) {
tools.push(i.clone());
}
}
return (tools[0].get_agent_id().to_string(), tools).ok();
}
}
}
验证效果
创建两个agent，一个生活agent，一个信息agent，并将他们和multi agent绑定，都放到runtime中测试：
bash复制代码cargo test multi_agent::test::test_multi_agent -- --nocapture
看这个交互，能够很明显看到两个agent在相互协作完成任务。并且记忆完好。
尾语
至此，整个copilot&agent的方案基本实现完成了。通过上面两个plan的实现，其实taskflow这种固定流程的就更加简单了，正好留给看官老爷尝试一下。
关于几个细节，最后再补充一下。
- 为啥用的是对等式节点的设计，不用层级结构的设计？
原因很简单，为了方便扩展。上面个每个模块都是Node抽象的实现，但相互之间可以无缝调用，保持了开放能力。如果是层次机构的设计，比较呆板固定。并且会被业务限制死了。虽然实际也有用，但我不喜欢。
-
对于memory和pe的部分，并没有很详细的实现，会单开两篇写。
-
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