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实战·Agentic 上下文工程(下):实现一个可自我学习与进化的智能体原型

发布日期:2025-11-03 16:16:05 浏览次数: 1542
作者:AI大模型应用实践

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打造可自我进化的智能体:深入解析ACE框架的实现细节,让你的AI系统拥有持续学习能力。

核心内容:
1. ACE框架的两种运行模式解析:离线训练与在线学习
2. Playbook策略手册的设计与动态优化机制
3. 完整工作流实现:从行动者到复盘者的闭环学习系统

杨芳贤
53AI创始人/腾讯云(TVP)最具价值专家


在上篇中,我们了解到ACE(Agentic上下文工程)框架的核心理念:不依赖模型微调,而是通过上下文的自我演化,让智能体实现“自学成长”。
本篇参考 ACE 论文中的架构与提示词设计,实现一个可自我学习与进化的 ACE 智能体原型,帮助你更直观地理解 ACE 在实际系统中的运作机制。
内容概览:
  • 整体架构与流程
  • 实现Playbook -- “策略手册”
  • 实现Generator -- “行动者”
  • 实现Reflector -- “复盘者”
  • 实现Curator -- “策略管家”
  • 工作流组装与测试
  • 问题与改进方向
本文参考源代码在文末。

 整体架构与流程


参考 ACE 论文提出的结构,我们将其应用于一个基于 ReAct 范式 的智能体中。这个智能体具备自我“反思—学习—成长”的能力:

【设计要点】
1. 用ReAct Agent代表Generator(行动者)
  • 用一个ReAct Agent来承担Generator校色,接受输入任务,输出答案与推理过程。当然,实际应用中可以是任何形态的Agent。
2. 离线模式与在线模式
关于ACE论文中的两种典型运行模式:
  • 离线模式(Offline Adapter)
    即"训练模式",用来在固定的训练数据集上多轮迭代运行ACE流程,每轮处理相同的样本,生成初始的策略库(Playbook)。这类似于学生反复做题,总结规律,积累经验。
  • 在线模式(Online Adapter)
    即"生产模式":部署到真实业务场景中。此时输入数据不再固定,也不会多次迭代,但智能体会根据新任务实时更新 Playbook。它更像是一个在实战中不断成长的从业者,边工作边学习。
两者间的“协作”大概是这样:
两者间的区别用下表总结:

实际上,对于单次任务输入(迭代次数=1) 的情况,两者在基本流程上并无本质区别。因此我们可以构建一个统一的工作流结构:

  • 若需“预训练”,只需在固定数据集上重复运行多轮
  • 若直接“生产”,则让工作流持续接收新输入并在线更新策略


接下来,我们将逐步拆解各个模块的实现逻辑,从 Playbook 开始(为了更好地聚焦于 ACE 框架的核心逻辑,原型实现做了很多简化)


 实现Playbook -- “策略手册”


Playbook 是 ACE 系统的"记忆中枢",负责存储和管理 Agent 在实践中学到的所有策略。不仅记录Agent在不同任务中的“经验与教训”,还通过评分机制和语义检索,让Agent在后续任务中能够主动调用最优策略。
结构如下:
【设计要点】
1. 多样的检索策略    

Playbook 提供两种检索方式:

  • 基于评分:基于评分优先返回表现好的策略

  • 基于语义:借助向量实现语义级检索

2. 动态学习与优胜劣汰

每条策略都会在任务执行后根据反馈被打上标签(helpful / harmful / neutral)。系统根据这些反馈自动计算得分(Score)

score = helpful_count - harmful_count

高分策略在检索时权重更高,而低分策略会逐步被淘汰。这使得智能体的经验体系具备自我优化能力。

3. 策略去重与整合

为避免知识冗余,Playbook 会在新增策略时进行去重检测(基于向量相似度)。当系统检测到已有相似策略时,不会简单新增,而是更新已有策略的统计信息。

4. 持久化与可重建

支持将Playbook持久化(文件或数据库),在系统重启后可快速加载使用,同时在模型或存储结构变化后,也能快速重建语义索引。
【策略结构】
每个策略包含有内容、分类标签、使用反馈与实践信息等。
class Strategy:
id: str # 唯一标识
    content: str # 策略内容
    category: str # 分类(如 "react""calculation"
    helpful_count: int        # 有效次数
    harmful_count: int        # 有害次数
    neutral_count: int        # 中性次数
    created_at: str # 创建时间
    updated_at: str # 更新时间
    
   @property
    def score(self):
        # 净得分 = 有效次数 - 有害次数
        returnself.helpful_count - self.harmful_count
...
【策略样例】
以下是一条典型的策略示例:
"dat-00007": {
      "id""dat-00007",
      "content""信息来源评估原则:在确认信息时,必须对每个信息来源进行权威性评估。步骤:1) 获取多个来源的信息;2) 评估来源的权威性,例如是否为政府机构或知名组织;3) 选择最权威的来源并说明选择理由;4) 若存在差异,需给出合理解释。",
      "category""data_verification",
      "helpful_count"1,
      "harmful_count"0,
      "neutral_count"0,
      "created_at""2025-10-31T04:24:00.338080+00:00",
      "updated_at""2025-10-31T04:24:00.338084+00:00"
    }

通过这样的结构,Playbook 在执行阶段能动态调用最优策略,在反思阶段生成并吸收新策略,最终形成一个能够持续自我进化的“知识系统”— 让Agent不仅记得“做过什么”,还知道“怎样可以做得更好”。


 实现Generator -- “行动者”


Generator 是 ACE 框架中的执行者。它可以是一次简单的 LLM 调用。我们采用 ReAct范式的 Agent:根据输入问题生成可验证的答案,并产生可追溯的“推理轨迹”,供后续 Reflector 与 Curator 使用:

【设计要点】
1. 用ReAct驱动任务执行
借助LangChain的create_agent创建,让模型在需要时自动调用工具(通常是通过 Function Calling功能)。
这种基于FunctionCalling的Agent在输出“推理轨迹”时不太友好。详见最后一节“问题”部分。
2. 工具集成
配备简单的计算器与搜索引擎用于测试。
3. 策略注入
  • 每次任务开始前,从 Playbook 检索问题相关的Top-K策略(基于分数或语义,注意不是所有策略都适合语义检索)。
  • 将这些策略以“片段/指南”的形式动态注入系统提示,作为经验性先验,引导 ReAct 的思考与工具选择。
def_get_or_create_agent(self, question: str = "", context: str = ""):
        """
        根据当前问题动态创建 agent,以便使用最相关的策略。
        
        参数:
            question: 当前问题
            context: 额外的上下文信息
        """

      return create_agent(
            model=f"openai:{self.model_name}",
            tools=self.tools,
            system_prompt=self._get_system_prompt(question, context)
        )

4. 动态系统提示(上下文)
系统提示词动态组装,包含内容有:
  • Top-K 相关策略(含策略 ID,便于追溯)

  • 工作原则与关键指令(如:必须逐步输出、遇到不确定先验证等)

  • 工具使用说明(可选,FunctionCalling不需要)

  • 任务上下文与边界(输入背景、约束、期望输出格式)

5. 结构化与可审计输出
为了方便后续Reflector的“复盘”,要求ReAct在每轮:
  • 输出简明的“思考”过程(Reasoning)
  • 明确所引用的Playbook策略ID
  • 清晰标准工具调用相关信息

执行结束整理为统一的数据结构,至少包括:

  • 最终答案(Final Answer)

  • 推理轨迹(每轮Reasoning/Action序列)

  • 使用的策略ID列表(用于之后的策略评估与计分)

总之,Agent的“思考”过程越详细,越有利于后续Reflector的“复盘”;这和做数学题一样:过程越详细,越有利于“复查”发现问题。

 实现Reflector -- “复盘者”


它对 Generator(行动者)的推理链与执行轨迹进行系统化复盘,围绕三个关键问题给出结构化结论:

「哪里做得好?哪里出了错?下一次该怎么做得更好?」
【设计要点】
1. 适应有无ground_truth两种模式
  • 有ground_truth:先用评估器对最终答案与标准答案进行比对,生成客观评估信号(正确/错误、评估反馈、置信度)。Reflector 将该评估作为附加证据纳入分析,给出更精确的复盘结论。
  • 无ground_truth:采用自我审查策略,基于推理链一致性检查、工具调用合理性、来源可靠性等信号,评估结果可信度并提出改进建议。
类比:一种是“做作业时有参考答案的反思”;另外一种则是考试时无答案的复查。
2. 多维度诊断(通过Prompt)
Reflector 从多个维度分析Agent的表现,而不是只判断对错。:
  • 成功模式:哪些策略、方法和推理链起到了正面作用?能否泛化?
  • 策略问题模式:哪些策略选择不当、理解偏差或逻辑跳跃?
  • 工具使用错误:是否调用了错误工具、参数是否合理?
  • 数据源问题:检索来源是否权威?信息是否一致?
  • 计算错误:检测到LLM不擅长的数值推理等。
通过这种方式产出根因分析、改进建议、关键洞察等高价值输出。
3. 策略使用评估
Reflector不仅要发现新的可用策略,更要对旧的策略使用进行评估:
  • helpful:明确帮助了任务推进或提高了答案质量;

  • harmful:误导了推理或导致错误;

  • neutral:影响不大或无关。

    并给出简短理由,作为 Curator 更新 Playbook 计数与内容的依据。

【输出结构(建议)】

from dataclasses import dataclass
from typing import List

@dataclass
class StrategyTag:
    id: str # 策略ID
    tag: str # "helpful" | "harmful" | "neutral"
    justification: str # 标记理由(引用具体证据点)

@dataclass
classReflectionResult:
    reasoning: str # 系统化分析(精炼、可读)
    error_identification: str # 错误识别(发生了什么问题)
    error_location: str # 错误位置(哪一步/哪条消息/哪次工具调用)
    root_cause_analysis: str # 根因分析(为什么会错)
    correct_approach: str # 正确方法(可操作的改进建议)
    key_insight: str # 关键见解(可沉淀为策略的抽象经验)
    confidence_in_analysis: float # 置信度(0~1)
    strategy_tags: List[StrategyTag] # 对已用策略的评估标签


总之,Reflector 的价值在于从任务过程中提炼可执行的改进与可复用的经验。

 实现Curator -- “策略管家”


Curator 是 ACE 框架的“知识管理者”,它负责把 Reflector 的复盘结果转译为对 Playbook 的具体操作,让“经验教训”沉淀为可复用的策略,确保策略库持续进化且质量可控
Curator有点像Text2SQL:把反思的结果转化成对Playbook的“SQL”操作
【设计要点】
1.  策略操作类型
支持Playbook的多种操作类型,用于不同的策略更新场景:
* ADD:新增具体可执行可泛化的策略(附简短示例/适用边界)
* UPDATE:对既有策略做增量补充(边界、例外、参数约束、误用警示)
* REMOVE:移除持续有害/过时/与事实冲突的策略
* 有效性计数更新:根据Reflector的输出,更新策略的有效性计数
2. 质量控制
在Curator执行的过程加入质量控制是有必要的。其中最重要的是排重与合并(否则可能导致无限制的上下文增长),除了前面Playbook本身具备的基于向量的重复检查外,可以在Curator的提示中加入对现有策略的相似度判断(比如相似度较高,则使用UPDATE而不是ADD)。

输出结构(建议)

from dataclasses import dataclass
from typing import List, Dict, Any

@dataclass
class CurateOperation:
    operation: str # "ADD" | "UPDATE" | "REMOVE" | "MARK"
    strategy_id: str = ""# 适用于 UPDATE / REMOVE / MARK
    content: str = ""      # 适用于 ADD / UPDATE(增量内容或补充要点)
    category: str = ""     # 新增/调整的分类
    reason: str = ""       # 操作原因(关联反思的证据/根因)
    priority: int = 3      # 1~5,数值越小优先级越高
    tags: Dict[str, Any] = None# 可选:delta/edge_cases/examples 等

@dataclass
class CurateResult:
    operations: List[CurateOperation]
    added_count: int
    updated_count: int
    removed_count: int
    marked_count: int
总之,Curator 的职责不是“把反思照抄进库”,而是把反思变成策略学到库里。

工作流组装与测试



各模块就位后,我们用 LangGraph 把它们串成一个最小可用的工作流。目标很简单:把已有的 ReAct Agent“包一层”,让它具备执行 → 评估(可选)→ 反思 → 策展的闭环能力(你完全可以自行用代码实现这个流程)。

【工作流编排】
大致的编排直接看编排代码更清晰:
def_build_graph(self) -> StateGraph:
        """
        构建 LangGraph 工作流
        """

        workflow = StateGraph(ACEReActState)
        
    # 添加所有节点
        workflow.add_node("react_agent", self._react_agent_node)
        workflow.add_node("evaluator", self._evaluator_node)
        workflow.add_node("reflector", self._reflector_node)
        workflow.add_node("curator", self._curator_node)
        
    # 设置入口
        workflow.set_entry_point("react_agent")
        
    # 使用条件边:react_agent 后根据是否有 ground_truth 决定路由
        workflow.add_conditional_edges(
            "react_agent",
            lambda state: "evaluator"if state["react_question"].ground_truth else"reflector",
            {"evaluator""evaluator""reflector""reflector"}
        )
        
    # evaluator 后续路径
        workflow.add_edge("evaluator""reflector")
        
    # reflector 和 curator 的路径
        workflow.add_edge("reflector""curator")
        workflow.add_edge("curator", END)
        
    return workflow.compile()


使用LangGraph的好处是把已有的ReAct Agent再编排成一个“具有自主学习能力”的Workflow;并获得流式输出、checkpoint、异步等特性。
【测试流程】

我们用一个简洁的主程序跑通闭环:先离线“预热”出初始 Playbook,再在线测试与继续学习。为方便演示,epoch=1

【观察与产出】
首先是几个固定数据集的训练过程:
# 训练问题
questions = [
        ReactQuestion(
            question="计算 (25 + 17) * 3 - 8 的结果,并验证答案是否为偶数",
            ground_truth="118,是偶数",
            context=""
        ),
        ReactQuestion(
            question="搜索 Python 语言的创建者,并说明他创建 Python 的年份",
            ground_truth="Guido van Rossum,1991年",
            context=""
        ),
        ReactQuestion(
            question="搜索世界上最高的山峰名称和海拔高度,然后计算如果一个人每天爬升500米,需要多少天才能到达顶峰",
            ground_truth="珠穆朗玛峰,8849米,需要约18天",
            context=""
        )
]
我们在流程的每一步观察输出结果。
  • Generator输出
可以看到除了最终答案外,需要看到逐步 Reasoning / 工具调用 / 观察的完整轨迹。
  • Reflector输出
基于Generator的输出,结合答案的评估结果(Evaluator),进行诊断与反思,并将此轮的“经验教训”输出。
  • Curator输出
Curator根据Reflector的反思结果对Playbook增量更新,并输出本次迭代的“成果”统计(包括操作明细与摘要)。
  • 第一轮训练完成后的成果
在第一轮训练完成后可以得到一个可用的初始Playbook:
这个Playbook会用在后续的样本上:复用现有策略或者精炼已有策略
比如你可能会在下一轮训练中看到对之前“策略”的引用:
也可能在下一轮训练中看到对现有策略的完善:
这正是ACE的意义:不是“每次从零做题”,而是“做一次、学一点,下次更好”。
  • 排重
在Playbook增量更新中,我们也观察到重复策略的排除:
  • 无监督场景测试
现在,初始的Playbook可以用于新的无监督(无ground_truth)测试样本:
而测试样本在执行过程中,也可能产生新的策略并更新Playbook。

问题与改进方向



现在总结下我们是如何把 Agent 放进一个会“学习”的流程里

  • LangGraph 负责编排

  • ReAct 负责生成与输出推理轨迹

  • Reflector 负责把执行过程转化成“经验”

  • Curator 负责把“经验”变成资产(Playbook)

周而复始,你会发现:同一个 Agent,做第二次同类任务,已经更“聪明”了。


【问题与限制】

尽管 ACE 的原型验证取得了一定效果,但目前仍存在若干关键问题:

1. LLM 表现波动大

  • Generator 与 Reflector 都严重依赖LLM与提示设计

  • 即便相同的模型与提示,不同样本上的输出也可能不一致。特别是在基于 Function Calling 的 ReAct Agent 中,模型会在输出tool_calls后抑制本轮文本输出(content字段),导致“思考过程”或“策略引用”信息缺失

2. 策略增量更新的判定困难

Curator 在执行增量更新时,LLM 对“新增”与“更新”的边界判断并不稳定。常见问题包括:

  • 倾向于新增相似策略,而非更新原策略

  • 无法可靠检测重复或冲突策略

  • 更新内容缺乏上下文一致性

需要引入向量检索 + 相似度阈值(如 0.7)的排重逻辑辅助。

3. 同步反思导致性能瓶颈

Reflector/Curator的同步执行会显著拖慢主流程。在生产场景中,这种“实时复盘”模式并不现实,可以采取异步或延迟执行机制。


【改进方向思考】

1. 异步反思与批量学习

让 Reflector/Curator 异步运行,定期汇总反思结果并统一更新 Playbook,从而提升在线响应速度,同时保持学习闭环。


2. 领域化与定制化调优

ACE 不是一个“固定模板”,而是一种可演化的工程思想在不同场景中,它的重心也会不同。比如,不同类型的智能体需要不同的反思与策略重点:

  • 工具型智能体:更关注工具调用逻辑、参数安全、错误恢复

  • 知识型智能体: 更注重专业知识积累、对话一致性与合规性

因此,实际落地时需根据业务场景、模型能力与目标指标进行调优。


3. Playbook 的生命周期管理

未来的策略库应支持:

  • 更完善的质量评分与退化淘汰机制

  • 版本管理与回滚(方便做 A/B 测试)

  • 并发一致性控制(多任务下策略更新冲突)

  • 检索优化(如何更好的选择最相关的策略)


5. 扩展性与组件化设计

  • 可扩展/插拔的 Evaluator/Reflector 等模块

  • 可替换的 Prompt 模板与策略过滤器

  • 面向不同领域的 Playbook 预设(如财务、科研、客服等)


ACE提出了一种创新思想,它不再依赖模型的训练,而是让Agent自我”训练“,通过不断迭代更新的上下文实现自我提升。这篇原型实现只是一个起点,我们还是期待在更多真正的生产应用里看到其实际的运行效果。


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