借助上下文工程优化任何AI代理框架

推荐语

优化AI代理性能的关键在于上下文工程，而非盲目追求更强大的模型。掌握这一核心技术，让代理从认知垃圾场变成精准思考者。

核心内容：
1. 当前AI代理面临的核心问题与上下文工程的重要性
2. 分层上下文架构的五大关键层面及其应用场景
3. 实施上下文工程的具体方法与工具建议

杨芳贤

53AI创始人/腾讯云(TVP)最具价值专家

在人工智能代理技术飞速发展的当下，许多开发团队都深陷一系列棘手问题：代理时常出现幻觉输出、工作链中途断裂、提示词臃肿不堪，而团队往往将这些问题归咎于模型参数不足，一心寄望于更强大的模型能带来转机。然而，事实却并非如此。相关实践数据清晰地表明，73%的生产环境故障根源在于糟糕的上下文工程，而非模型本身的局限性。由此可见，想要打造高效、可靠的AI代理，关键不在于追逐GPT - 5这类更先进的模型，而在于掌握上下文工程这一核心技术。它就像是代理智能的“隐藏层”，处于提示词设计与大语言模型编排之间，是实现代理精准思考与高效运作的关键所在。

上下文危机：被忽视的核心问题

在人工智能领域，人们常常热衷于对基础模型和工具链进行深入研究，却对驱动所有代理推理的“高速公路”——上下文视而不见。在许多基于LangChain搭建的系统中，存在着诸多不合理的上下文使用现象。开发人员将冗长的产品手册和聊天记录一股脑地塞进提示词，导致代理收到的指令相互矛盾，大量所谓的“上下文”实际上只是毫无价值的噪声。这样一来，代理就如同处于一个认知垃圾场中，难以正常工作，最终必然导致输出结果质量低下、决策逻辑混乱、令牌资源浪费以及用户信任丧失等一系列严重后果。

传统的系统将上下文视为一个静态的混合体，简单地把指令、历史记录和知识堆砌在一起形成提示词。这种做法就像是把一整套百科全书扔给一个困惑的实习生，不仅无法帮助其高效完成任务，反而会使其陷入信息过载的困境。而上下文工程的出现，彻底改变了这种状况，它将代理转变为一个具有精准导向能力的思考者。需要明确的是，上下文工程并非提示词工程，它是一种针对认知过程的信息架构设计，通过科学合理的组织与管理，让上下文真正为代理的推理过程提供有效支持。

上下文架构的四大支柱

分层上下文架构

摒弃平面化的提示词结构，采用分层认知模型是提升代理性能的重要一步。这种分层认知模型主要包括以下几个关键层面：

• 元上下文：涵盖代理的身份、语气、角色以及置信度阈值等核心要素，为代理塑造了基本的“人格”和行为边界。
• 操作上下文：明确任务目标、用户意图、可用工具以及各种约束条件，为代理的具体行动提供了清晰的指引。
• 领域上下文：包含行业特定知识和业务规则，确保代理在特定领域内能够做出符合专业要求的决策。
• 历史上下文：是经过浓缩的交互记忆，能够让代理记住过往的重要信息，实现更连贯的交互。
• 环境上下文：涉及系统状态、实时数据馈送和时间感知等内容，使代理能够适应动态变化的环境。

在实施过程中，可以借助模块化的上下文组装器，如LangChain的自定义记忆类，根据任务的复杂程度加载必要的上下文层。例如，当用户提出“嗨，我需要重置密码”这样简单的请求时，只需加载元上下文和操作上下文即可；而当用户需要“帮助解决保险索赔问题”这类复杂任务时，则需要加载所有的上下文层，以确保代理能够全面、准确地处理问题。

语义上下文压缩

如果仍然将完整的文档直接放入上下文，那么在提升代理性能的道路上已经落后了。智能代理并非要阅读所有信息，而是要对信息的意义进行压缩提炼。具体可以通过以下几种方式实现：

• 概念提炼：利用 summarizers 或 embeddings 从大量输入信息中提取核心概念，去除冗余内容。
• 渐进式上下文加载：仅在必要时扩展上下文范围，避免初始阶段的信息过载。
• 基于嵌入的检索：将相似的示例进行聚类，只加载具有代表性的范例，减少不必要的信息占用。

自适应上下文窗口

静态的上下文注定无法满足代理在复杂场景下的需求，因此需要升级到能够实时动态修剪的上下文模式。具体策略包括：

• 注意力加权修剪：在会话过程中实时移除低关注度的内容，确保上下文始终聚焦于关键信息。
• 相关性衰减：根据时间推移和主题偏移，降低较旧内容的优先级，使上下文能够及时更新。
• 上下文分叉：维持并行的上下文路径以支持探索性思考，让代理在面对复杂问题时能够从多个角度进行分析。

通过这些策略，代理能够在进行递归思考的同时，避免内存过度膨胀，保持高效的运行状态。

元认知上下文注入

为认知过程增添认知能力，直接在提示词中注入思考模式，是提升代理判断能力的关键。例如：“如果对响应的置信度低于70%，请暂停并向用户澄清”“对于模糊的意图，在执行工具之前先提出澄清问题”“如果系统状态显示过载，减少响应的详细程度”。这一环节是大多数框架所缺失的，它使代理具备了判断能力，而不仅仅是机械地完成任务。

框架无关的优化：上下文状态机

构建代理不能仅仅局限于代理本身，更要对其状态转换进行精心设计。一个完整的状态转换流程通常包括初始化状态、发现状态、执行状态和验证状态，每个状态都应有量身定制的上下文策略。

在初始化状态，应提供最少的指令，保持开放式的探索空间，让代理能够初步了解任务的大致方向。进入发现状态后，加载常见问题解答和搜索工具，为代理收集更多相关信息提供支持。到了执行状态，要减少内存占用，最大限度地提高工具的准确性，确保任务能够高效执行。而在验证状态，则需要注入先前的交互记录和日志，对任务执行结果进行全面、细致的检查。

这种状态机设计适用于多种框架，如CrewAI或AutoGen能够很好地适配，对于LangChain，则可以利用Runnable Sequence和自定义内存来构建实现。

超越令牌管理的优化策略

上下文虚拟化

把上下文虚拟化想象成大语言模型的符号链接，能够有效解决上下文臃肿的问题。不再需要将大量示例直接放入上下文，例如“这里有100个发票格式的示例……”，而是采用“参考数据集：Invoices_v4。使用 schema v2.2 并与客户 ID 匹配”这样简洁的表述。通过这种方式，代理能够学会自行引用和获取所需信息，而不会导致提示词变得臃肿不堪。

上下文注意力引导

明确告知代理需要关注的重点内容，能够有效引导模型的注意力分配，且无需进行微调。可以在提示词或元数据中注入类似“[优先级]：合规规则、客户不满指标；[次要]：语气匹配、向上销售触发因素；[背景]：2次以上会话的聊天历史”这样的内容，使代理能够清晰地知道在处理任务时应将主要精力放在哪些方面。

上下文链优化

在涉及多步骤推理的场景中，每个步骤都应继承经过清理和转换的上下文，以确保推理过程的准确性和连贯性。具体包括：

• 上下文继承：只传递必要的信息，去除无关内容，减轻代理的认知负担。
• 上下文转换：将原始输出转换为结构化输入，便于后续步骤的处理和使用。
• 验证关卡：防止无用信息向下传递，避免错误在整个推理链中扩散。

在LangChain中，可以通过 Runnable Passthrough 和中间件函数来实现这些优化。

衡量上下文工程的投资回报率

传统的 metrics 难以全面、准确地评估上下文工程的效果，因此需要采用上下文感知的关键绩效指标（KPIs）：

• 上下文效率：包括上下文利用率（实际用于生成输出的令牌百分比）、上下文连贯性得分（上下文块的语义对齐程度）以及衰减分析（每轮交互的相关性损失情况）。
• 性能影响：涵盖令牌效率（每个输入令牌产生的质量）、稳定性得分（相同意图在不同会话中输出的一致性）以及认知负荷指数（所包含的不必要信息数量）。

通过这些指标，能够全面了解上下文工程的实施效果，为进一步优化提供数据支持。

更智能的上下文工程实施策略

动态上下文编排

为每个上下文层（身份、任务、知识、记忆）构建模块化微服务，再通过一个上下文编排器类来动态组装和融合上下文。这种方式能够轻松与LangChain或自定义代理栈（如Flask）集成，实现上下文的灵活管理与调度。

上下文记忆架构

突破传统聊天日志的局限，采用结构化的记忆系统，提升代理的记忆能力和信息处理效率：

• 情景记忆：存储可重用的推理模板，使代理能够借鉴过往的成功经验。
• 语义聚类：通过 embeddings 对过往案例进行分组，便于快速检索和参考。
• 进化跟踪：监测用户上下文随时间的变化，使代理能够更好地理解用户需求的演变。

可以借助Redis、Pinecone或Postgres等工具实现高效的信息检索。

多模态上下文集成

整合非文本输入，能够为代理提供更丰富的推理依据，提升其处理复杂任务的能力：

• 图像：通过CLIP embeddings将图像信息转化为代理可理解的形式。
• 音频：结合Whisper技术和语气元数据，让代理能够感知音频中的情感和意图。
• 结构化数据：将SQL数据转换为文本摘要，并与角色化上下文或多模态 schema 框架相结合，拓展代理的信息处理范围。

特定框架的优化方案

LangChain：架构师的游乐场

LangChain 如同乐高 Technic 积木一样具有模块化特点，但如果缺乏适当的上下文控制，很容易陷入混乱。可以采用以下优化方案：

• 使用带过滤器的对话缓冲记忆：将记忆视为精心策划的博物馆，而非杂乱的阁楼，通过过滤相关性、时效性和角色等因素，保持代理的敏锐和专注。
• 创建 Runnable Map 按链修剪上下文：链中的每个步骤并不需要全部信息，利用 Runnable Map 只提供该步骤所需的上下文，有效控制令牌膨胀。
• 用工具包装器包装工具防止污染：工具输出往往存在噪声，通过包装器隔离输出，将清晰的信号注入核心提示词，就像在生物实验室中使用手套一样，确保结果纯净无污染。

AutoGen：代理蜂巢思维

针对 AutoGen 框架的特点，优化方案主要包括：

• 按代理角色划分上下文：避免让“营销实习生”接触“财务日志”，角色特定的上下文使每个代理能够专注于自身任务，减少认知干扰。
• 使用上下文同步器减少共享负载：AutoGen 代理之间容易过度共享信息，同步器应只传递必要内容，如任务状态、置信度得分或共享记忆链接，而非原始提示词。
• 用防护机制自动解决矛盾：当代理之间出现冲突时，应用解决逻辑，如多数共识、求助可信代理或升级至人工介入，防护机制是确保系统稳定的关键。

CrewAI：角色扮演策略师

对于 CrewAI 框架，可采用以下优化策略：

• 为每个团队成员分配任务感知上下文注入器：就像不给黑客和 getaway driver 提供相同简报一样，根据任务功能为每个团队成员注入相关的上下文片段。
• 构建上下文继承树：子任务有选择地继承父任务的上下文，定义明确的继承规则，例如“继承业务逻辑，但不包括 API 文档”。
• 在执行前运行上下文健康检查：在团队行动之前，验证上下文是否过时、是否存在矛盾以及是否缺少关键任务变量，就像飞行前的检查一样，确保上下文的可靠性。

作为自适应智能的上下文工程

当前我们所看到的还只是上下文工程的基础框架，未来还有更广阔的发展空间。即将出现的自我优化代理能够实时重写自身的上下文策略，还有即插即用的上下文市场，使代理能够像乐高积木一样借用智能。认知控制平面将成为管理跨集群代理的全球上下文路由器。静态提示词的时代已经结束，上下文正变得充满活力，它将成为代理认知领域的“Kubernetes”。

打造达到人类水平的代理，不能仅仅依赖臃肿的提示词和追逐模型升级。代理智能不仅仅关乎推理能力，更在于通过精心设计的上下文流程实现结构化认知。告别杂乱无章的提示词和临时拼凑的链，我们正迈入一个新的时代，在这个时代里，代理通过精心设计的认知架构进行推理、适应和进化。如果想要打造真正能够协作、解释、验证和扩展的代理，就必须重视上下文工程，而不只是简单地对其进行提示。上下文工程将成为未来AI代理技术发展的核心驱动力，引领着人工智能代理向更智能、更可靠、更高效的方向迈进。