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Agentic Design Patterns 術語表

davidlei

基礎概念

Prompt: Prompt 是使用者提供給 AI 模型、用來引出回應的輸入,通常是一個問題、指令或陳述。Prompt 的品質與結構會大幅影響模型的輸出,因此 Prompt Engineering(設計 Prompt 的技巧)是有效運用 AI 的關鍵能力。

上下文視窗(Context Window): 上下文視窗是 AI 模型一次能處理的最大 token 數量,輸入和它生成的輸出都算在內。這個固定大小是很重要的限制:超出視窗範圍的資訊會被忽略,而更大的視窗則能支撐更複雜的對話和文件分析。

上下文學習(In-Context Learning): 上下文學習是 AI 直接從 Prompt 裡提供的範例學會新任務的能力,不需要重新訓練。有了這個能力,同一個通用模型就能即時適應各式各樣的特定任務。

零樣本、單樣本與少樣本提示(Zero-Shot, One-Shot, & Few-Shot Prompting): 這是一組 Prompting 技巧,分別在 Prompt 裡給模型零個、一個或少數幾個任務範例來引導它的回應。範例給得越多,通常越能幫助模型理解使用者的意圖,也提升它在該任務上的準確度。

多模態(Multimodality): 多模態是 AI 理解並處理多種資料類型(例如文字、影像、音訊)的能力。這讓互動更靈活、更接近人類,例如描述一張圖片,或回答一個用講的問題。

接地(Grounding): 接地是把模型的輸出連結到可查證的真實世界資訊來源的過程,目的是確保內容符合事實、減少幻覺。常見做法是搭配 RAG 這類技術,讓 AI 系統更值得信任。

核心 AI 模型架構

Transformer: Transformer 是目前多數 LLM 的基礎神經網路架構。它最關鍵的創新是自注意力機制(self-attention),能高效處理長文字序列,並捕捉詞與詞之間的複雜關係。

循環神經網路(Recurrent Neural Network, RNN): 循環神經網路是早於 Transformer 的基礎架構。RNN 以序列方式逐步處理資訊,用迴圈保留對先前輸入的「記憶」,因此適合文字和語音這類處理任務。

專家混合(Mixture of Experts, MoE): 專家混合是一種高效率的模型架構,由一個「路由(router)」網路動態挑選一小部分「專家(expert)」網路來處理當下的輸入。這讓模型能擁有龐大的參數量,同時把運算成本控制在可負擔的範圍。

擴散模型(Diffusion Models): 擴散模型是擅長生成高品質影像的生成式模型。它的做法是先對資料加入隨機雜訊,再訓練模型一步步逆轉這個過程,於是就能從隨機的起點生成全新的資料。

Mamba: Mamba 是近期出現的 AI 架構,採用選擇性狀態空間模型(Selective State Space Model, SSM)來高效處理序列,尤其擅長很長的上下文。它的選擇性機制能聚焦在相關資訊、濾掉雜訊,被視為 Transformer 的潛在替代方案。

LLM 開發生命週期

一個強大的語言模型,開發上會依循一段明確的流程。第一步是預訓練(Pre-training):用大量的一般網路文字資料訓練,打造出龐大的基礎模型,讓它學會語言、推理和世界知識。接著是微調(Fine-tuning),這個階段用較小、針對特定任務的資料集繼續訓練通用模型,把它的能力調整成適合某個特定用途。最後一步是對齊(Alignment),調整這個已經專門化的模型的行為,確保它的輸出有幫助、無害,並且符合人類價值觀。

預訓練技術(Pre-training Techniques): 預訓練是模型從大量資料中學到通用知識的第一個階段。這個階段的主要技術,差別在於讓模型學習的目標不同。最常見的是因果語言建模(Causal Language Modeling, CLM),讓模型預測句子裡的下一個詞。另一種是遮罩語言建模(Masked Language Modeling, MLM),讓模型填回文字中被刻意遮住的詞。其他重要方法還包括:去雜訊目標(Denoising Objectives),讓模型學會把被破壞的輸入還原成原樣;對比學習(Contrastive Learning),讓模型學會分辨相似和不相似的資料;以及下一句預測(Next Sentence Prediction, NSP),讓模型判斷兩個句子在邏輯上是不是前後相接。

微調技術(Fine-tuning Techniques): 微調是用較小的專門資料集,把通用的預訓練模型調整成適合特定任務的過程。最常見的做法是監督式微調(Supervised Fine-Tuning, SFT),用標註好的正確「輸入-輸出」配對來訓練模型。一個流行的變體是指令微調(Instruction Tuning),重點在訓練模型更好地遵循使用者的指令。為了讓這個過程更有效率,會採用參數高效微調(Parameter-Efficient Fine-Tuning, PEFT)方法,其中代表性技術包括 LoRA(Low-Rank Adaptation,低秩適應),它只更新少量參數,以及它記憶體最佳化的版本 QLoRA。另一項技術檢索增強生成(Retrieval-Augmented Generation, RAG),則是在微調或推論階段把模型連上外部知識來源,藉此強化模型。

對齊與安全技術(Alignment & Safety Techniques): 對齊是確保 AI 模型的行為符合人類價值觀與期待、讓它有幫助又無害的過程。最主要的技術是基於人類回饋的強化學習(Reinforcement Learning from Human Feedback, RLHF),用一個依人類偏好訓練出來的「獎勵模型」來引導 AI 的學習過程,並常搭配近端策略最佳化(Proximal Policy Optimization, PPO)這類演算法來維持訓練穩定。後來也出現了比較簡單的替代方案,例如直接偏好最佳化(Direct Preference Optimization, DPO),它省去了另外訓練獎勵模型的需求;還有卡尼曼-特沃斯基最佳化(Kahneman-Tversky Optimization, KTO),進一步簡化了資料收集。為了確保部署安全,會加上 Guardrails(護欄)作為最後一道安全防線,即時過濾輸出、擋下有害的行為。

增強 AI Agent 的能力

AI Agent 是能感知所處環境、並自主採取行動來達成目標的系統。有了穩健的推理框架,它們會更有效。

Chain of Thought(CoT): 這種 Prompting 技巧會鼓勵模型在給出最終答案前,先一步步說明自己的推理。這種「把思路講出來」的過程,往往能在複雜的推理任務上得到更準確的結果。

Tree of Thoughts(ToT): Tree of Thoughts 是一種進階的推理框架,Agent 會像樹的分枝一樣,同時探索多條推理路徑。它讓 Agent 能自我評估不同的思路,挑出最有希望的一條繼續往下走,因此更擅長解決複雜問題。

ReAct(Reason and Act): ReAct 是一種把推理和行動放進迴圈裡的 Agent 框架。Agent 先「思考」要做什麼,再用工具採取「行動」,然後用得到的觀察結果來決定下一步的想法,因此非常擅長解決複雜任務。

規劃(Planning): 這是 Agent 把一個高層次目標拆解成一連串較小、好處理的子任務的能力。Agent 接著會擬定計畫,依序執行這些步驟,於是就能應付複雜的多步驟工作。

深度研究(Deep Research): 深度研究是指 Agent 能自主地深入探究一個主題:反覆搜尋資訊、整合發現、並找出新的問題。這讓 Agent 對一個主題建立起全面的理解,遠遠超過單次搜尋查詢所能做到的。

評判模型(Critique Model): 評判模型是一種專門訓練來審查、評估另一個 AI 模型輸出、並提供回饋的 AI 模型。它扮演自動化評審的角色,幫忙找出錯誤、改善推理,並確保最終輸出達到期望的品質標準。

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Day 15:如果是我會怎麼寫一個 agent framework