Context Engineering（上下文工程）是 AI Agent 成功的关键吗？

前段时间 OpenAI 的前研究员 Andrej Karpathy 提出一个新的名词：Context Engineering。他将 LLM 比作计算机的处理器（CPU），而其上下文窗口则相当于内存（RAM）。最近看到一篇发表在 langchain 博客里面的文章：Context Engineering（链接见文末），让我对这个概念的理解更加深刻。

上下文工程（Context Engineering）是构建和优化大型语言模型（LLM）驱动的 AI 智能体的一门关键技术。它被定义为“在智能体运行轨迹的每一步中，以恰到好处的信息填充上下文窗口的艺术与科学”。

上下文工程的重要性在于：

• • 提升推理能力：通过提供最相关、最简洁的信息，智能体能够更准确地理解任务、进行有效推理并生成高质量的响应。
• • 提高运行效率：优化上下文的使用可以减少不必要的计算，从而加速智能体的响应时间，并降低资源消耗。
• • 增强智能体鲁棒性：有效的上下文管理有助于避免信息过载或错误信息引起的故障，使智能体在复杂多变的环境中保持稳定表现。
• • 实现复杂任务：对于需要长期记忆、多步骤规划或与外部工具交互的复杂任务，上下文工程是确保智能体能够有效执行这些任务的基础。

上下文工程是“填充上下文窗口的艺术和科学，在 Agent 轨迹的每一步都填充正确的信息”

引用自：Andrej Karpathy https://x.com/karpathy/status/1937902205765607626

错误的 LLM 上下文对 Agent 的影响

当 LLM 的上下文管理不当时，可能会对 AI Agent 产生以下四种严重影响：

上下文中毒（Context Poisoning）

指当幻觉或其他错误信息进入 LLM 的上下文并被反复引用时。例如，一个 Agent 在执行任务时产生错误信息，这些错误信息被模型“记住”并持续影响后续的判断和决策，导致 Agent 固执于不可能或不相关的目标。

上下文干扰（Context Distraction）

发生在上下文过长，导致 LLM 过度关注上下文中的冗余信息，而忽略了其在训练中学到的核心知识。这使得 Agent 倾向于重复历史动作而非生成新的、更优的计划。对于上下文窗口较小的模型，这种干扰效应会更早出现。

上下文混乱（Context Confusion）

当上下文中的冗余内容被 LLM 用于生成低质量响应时。即使提供了大量工具描述，模型也可能因信息过载而性能下降，甚至尝试使用不相关的工具。LLM 会关注上下文中的所有内容，即使是无关信息，这会降低响应的准确性。

上下文冲突（Context Clash）

指上下文中新获取的信息或工具与现有信息发生直接冲突。例如，在多轮对话中分阶段提供信息，可能导致模型在早期轮次做出错误假设并过分依赖这些错误答案，从而显著降低最终性能。这种内部矛盾会使 Agent 的推理过程脱轨。

这些失败模式对 AI Agent 的影响尤为显著，因为 Agent 通常在需要收集多源信息、进行顺序工具调用、多轮推理和积累大量历史的复杂场景中运行，这些场景极易导致上下文膨胀，从而放大上述问题。

上下文工程策略

为了应对上下文管理不当的问题，文章中将上下文工程策略分为写入、选择、压缩和隔离四类。

1. 写入上下文（Write Context）

此策略旨在将信息保存于上下文窗口之外，以备未来使用。这包括两种主要形式：

• • 草稿本（Scratchpads）：用于存储会话内部的临时信息。这可以是在一个单一的交互过程中，智能体为了完成当前任务而需要临时记录的数据。
• • 记忆（Memories）：用于跨多个会话持久化信息。这些记忆可以是智能体自动生成或从过去的交互中综合提炼出来的，用于保留长期知识或个性化设置。

2. 选择上下文（Select Context）

此策略专注于将相关信息提取到当前的上下文窗口中。这涉及从以下来源进行选择：

• • 草稿本和记忆的检索：根据当前任务或用户查询，从已存储的草稿本或各种类型的记忆（如事件记忆、程序记忆、语义记忆）中检索最相关的信息。
• • 检索增强生成（RAG）：尤其在代码智能体中，RAG 被广泛应用于从工具描述和知识库中获取信息，确保智能体能够访问到其执行任务所需的外部知识。

3. 压缩上下文（Compressing Context）

此策略通过保留必要的 token 来优化上下文窗口的使用效率。它主要包含：

• • 上下文摘要（Context Summarization）：将冗长的智能体交互或工具输出浓缩成更简洁的形式，减少不必要的细节，突出关键信息。
• • 上下文修剪（Context Trimming）：通过过滤或剪枝技术（通常基于启发式规则），从上下文中移除不相关或冗余的 token。

4. 隔离上下文（Isolating Context）

此策略通过分离上下文来帮助智能体更有效地执行任务。这可以通过以下方式实现：

• • 多智能体架构（Multi-agent Architecture）：将任务分解给多个子智能体，每个子智能体处理其特定任务并拥有独立的上下文，避免不同任务的上下文相互干扰。
• • 环境（Environments）：使用沙箱等环境来隔离包含大量 token 的对象或状态，例如在执行复杂计算或访问敏感数据时，将这些操作限制在特定的、受控的环境中。

实践建议

虽然 Langchain 的博客中未详细展开，但上下文工程实践中建议：

• • 动态加载工具：根据任务需求动态加载和卸载工具，避免一次性加载过多工具导致上下文混乱。
• • 上下文隔离（Context Quarantines）：创建独立的上下文区域，用于处理特定类型的信息或执行特定子任务，防止信息交叉污染。
• • 监控与评估：建立完善的监控机制，追踪 LLM 的 token 使用情况、响应时间和成本，并对 Agent 的决策过程进行记录和评估，以便及时发现和解决上下文问题。
• • 逐步优化与场景化设计：针对最耗费 token 的部分进行优化，然后逐步优化关键信息的选择，最后考虑复杂的架构调整。同时，根据具体应用场景（如客服、营销、代码生成等）设计定制化的上下文管理策略。

总结

上下文工程（Context Engineering）是构建高效、智能、鲁棒 AI 智能体的核心要素。通过巧妙地写入、选择、压缩和隔离上下文，并充分理解上下文管理不当的潜在风险，我们可以最大限度地发挥 LLM 的潜力，使其在各种任务中表现出色。

对于 AI 智能体的开发者而言，掌握这些上下文工程技术是构建 AI Agent 的关键。