AI Agent 工具调用系统设计:让大模型掌控世界

news2026/5/22 12:16:00
AI Agent 工具调用系统设计让大模型掌控世界前言工具调用Tool Use / Function Calling是 AI Agent 实现复杂任务的关键能力。通过工具调用大模型可以与外部世界交互执行计算、查询数据库、调用 API真正变成一个能够行动的智能体。我之前设计的代码审查 Agent 就有完善的工具调用能力可以搜索文档、读写文件、执行代码。工具调用系统设计得好不好直接决定了 Agent 的能力边界。今天分享一些我在实践中总结的设计模式和经验。工具调用的基本原理什么是 Function CallingFunction Calling 是让大模型生成结构化调用指令的能力# OpenAI API 的 Function Calling 示例 response client.chat.completions.create( modelgpt-4, messages[{role: user, content: 北京今天天气怎么样}], tools[ { type: function, function: { name: get_weather, description: 获取指定城市的天气信息, parameters: { type: object, properties: { city: { type: string, description: 城市名称 }, unit: { type: string, enum: [celsius, fahrenheit], description: 温度单位 } }, required: [city] } } } ] ) # 模型可能返回 # { # tool_calls: [{ # id: call_xxx, # function: { # name: get_weather, # arguments: {city: 北京, unit: celsius} # } # }] # }工具调用的工作流程用户输入 → LLM 判断是否需要工具 → 是 → 解析工具和参数 → 执行工具 → 返回结果 → LLM 生成最终回答 ↓ 否 直接生成回答工具描述设计Schema 设计原则工具的 JSON Schema 描述直接决定模型能否正确理解和使用工具# 好的工具描述示例 good_tool_schema { name: search_documents, description: 在企业知识库中搜索相关文档。适用于查找技术文档、API说明、最佳实践等。, parameters: { type: object, properties: { query: { type: string, description: 搜索查询语句建议使用完整的问句或关键词组合。例如如何使用 REST API 或 REST API 使用方法 }, top_k: { type: integer, description: 返回的最多文档数量默认 5, default: 5 } }, required: [query] } } # 不好的工具描述示例 bad_tool_schema { name: search, description: 搜索, parameters: { type: object, properties: { q: {type: string} }, required: [q] } }工具分组策略当工具数量很多时应该进行分组TOOL_GROUPS { information: { description: 信息查询类工具, tools: [search_documents, get_weather, get_time] }, code: { description: 代码处理类工具, tools: [execute_code, read_file, write_file] }, communication: { description: 通信类工具, tools: [send_email, send_message] } } def get_tools_for_scenario(scenario: str) - List[dict]: 根据场景选择合适的工具组 if scenario technical_support: return [get_tool_schema(information), get_tool_schema(code)] elif scenario business: return [get_tool_schema(information), get_tool_schema(communication)] else: return get_all_tools()工具执行框架基础执行器from dataclasses import dataclass from typing import Dict, List, Callable, Any import json dataclass class ToolCall: 工具调用请求 id: str name: str arguments: dict dataclass class ToolResult: 工具执行结果 call_id: str success: bool result: Any error: str None class ToolExecutor: 工具执行器 def __init__(self): self.tools: Dict[str, Callable] {} self.schemas: Dict[str, dict] {} def register(self, name: str, schema: dict, func: Callable): 注册工具 self.tools[name] func self.schemas[name] schema def execute(self, call: ToolCall) - ToolResult: 执行工具调用 if call.name not in self.tools: return ToolResult( call_idcall.id, successFalse, resultNone, errorfUnknown tool: {call.name} ) try: func self.tools[call.name] result func(**call.arguments) return ToolResult( call_idcall.id, successTrue, resultresult ) except Exception as e: return ToolResult( call_idcall.id, successFalse, resultNone, errorstr(e) ) def execute_batch(self, calls: List[ToolCall]) - List[ToolResult]: 批量执行工具调用 return [self.execute(call) for call in calls]实际工具实现# 注册实际工具 executor ToolExecutor() # 搜索引擎 def search_web(query: str, num_results: int 5) - dict: 搜索网页 # 实际实现调用搜索引擎 API results google_search(query, num_results) return { query: query, results: [ { title: r.title, snippet: r.snippet, url: r.url } for r in results ] } executor.register( search_web, { name: search_web, description: 搜索网页获取最新信息。适用于查询实时新闻、未知问题等。, parameters: { type: object, properties: { query: {type: string, description: 搜索查询}, num_results: { type: integer, description: 返回结果数量, default: 5 } }, required: [query] } }, search_web ) # 计算器 def calculator(expression: str) - dict: 安全计算数学表达式 # 只允许基本运算 allowed_chars set(0123456789-*/.() ) if not all(c in allowed_chars for c in expression): return {error: 不允许的字符} try: result eval(expression) return {expression: expression, result: result} except Exception as e: return {error: str(e)} executor.register( calculator, { name: calculator, description: 计算数学表达式的值。只支持基本运算符加()、减(-)、乘(*)、除(/)。, parameters: { type: object, properties: { expression: { type: string, description: 数学表达式例如23*4 或 (105)/3 } }, required: [expression] } }, calculator )Agent 工具调用循环完整的工具调用循环class ToolUsingAgent: 支持工具调用的 Agent def __init__(self, llm, executor: ToolExecutor, max_iterations: int 10): self.llm llm self.executor executor self.max_iterations max_iterations def run(self, user_input: str) - str: 运行 Agent 处理用户输入 messages [ {role: system, content: self._get_system_prompt()}, {role: user, content: user_input} ] for iteration in range(self.max_iterations): # 1. 获取 LLM 响应 response self.llm.chat(messages, toolsself.executor.get_all_schemas()) # 2. 检查是否有工具调用 if not response.tool_calls: # 没有工具调用直接返回 return response.content # 3. 执行工具调用 tool_results [] for call in response.tool_calls: tool_call ToolCall( idcall.id, namecall.function.name, argumentsjson.loads(call.function.arguments) ) result self.executor.execute(tool_call) tool_results.append(result) # 4. 将结果添加到消息 messages.append(response.to_message()) for result in tool_results: messages.append({ role: tool, tool_call_id: result.call_id, content: json.dumps(result.result) if result.success else result.error }) return 达到最大迭代次数 def _get_system_prompt(self) - str: return 你是一个智能助手可以通过调用工具来完成任务。 Available tools: self.executor.get_tools_description()结果验证与重试class VerifiedToolExecutor(ToolExecutor): 带验证的工具执行器 def execute_with_verification( self, call: ToolCall, expected_format: dict None ) - ToolResult: 执行并验证结果 result self.execute(call) if not result.success: return result if expected_format: # 验证结果格式 is_valid, error self._verify_format(result.result, expected_format) if not is_valid: return ToolResult( call_idcall.id, successFalse, resultNone, errorfResult format error: {error} ) return result def _verify_format(self, result: Any, expected: dict) - tuple: 验证结果格式 if expected.get(type) array: if not isinstance(result, list): return False, Expected array elif expected.get(type) object: if not isinstance(result, dict): return False, Expected object for key in expected.get(required, []): if key not in result: return False, fMissing required field: {key} return True, None工具调用的安全考虑输入验证class SecureToolExecutor(ToolExecutor): 安全的工具执行器 def execute(self, call: ToolCall) - ToolResult: # 1. 参数验证 schema self.schemas.get(call.name) if not schema: return ToolResult(call.id, False, None, Unknown tool) # 检查必需参数 required schema.get(parameters, {}).get(required, []) for param in required: if param not in call.arguments: return ToolResult( call.id, False, None, fMissing required parameter: {param} ) # 2. 值域检查 properties schema.get(parameters, {}).get(properties, {}) for param, spec in properties.items(): if param in call.arguments: value call.arguments[param] if not self._validate_param_value(value, spec): return ToolResult( call.id, False, None, fInvalid value for parameter {param} ) # 3. 敏感操作检查 if self._is_sensitive_operation(call): # 记录审计日志 self._audit_log(call) return super().execute(call) def _validate_param_value(self, value, spec) - bool: 验证参数值 param_type spec.get(type) if param_type string: if maxLength in spec and len(value) spec[maxLength]: return False if enum in spec and value not in spec[enum]: return False elif param_type integer: if not isinstance(value, int): return False if minimum in spec and value spec[minimum]: return False if maximum in spec and value spec[maximum]: return False return True def _is_sensitive_operation(self, call: ToolCall) - bool: 检查是否为敏感操作 sensitive_tools {delete_file, send_email, execute_sql} return call.name in sensitive_tools异步工具调用import asyncio from typing import List class AsyncToolExecutor: 异步工具执行器 def __init__(self): self.tools: Dict[str, Callable] {} def register(self, name: str, func: Callable): self.tools[name] func async def execute_async(self, call: ToolCall) - ToolResult: 异步执行单个工具 if call.name not in self.tools: return ToolResult(call.id, False, None, Unknown tool) try: func self.tools[call.name] # 如果是异步函数 if asyncio.iscoroutinefunction(func): result await func(**call.arguments) else: # 在线程池中运行同步函数 loop asyncio.get_event_loop() result await loop.run_in_executor(None, lambda: func(**call.arguments)) return ToolResult(call.id, True, result) except Exception as e: return ToolResult(call.id, False, None, str(e)) async def execute_batch_async(self, calls: List[ToolCall]) - List[ToolResult]: 批量异步执行 tasks [self.execute_async(call) for call in calls] return await asyncio.gather(*tasks)工具调用优化并行 vs 串行class SmartToolExecutor(ToolExecutor): 智能工具执行器 def execute_with_plan(self, calls: List[ToolCall]) - List[ToolResult]: 分析依赖关系并优化执行顺序 # 1. 构建依赖图 dependencies self._build_dependency_graph(calls) # 2. 找出可以并行的调用 independent_calls [ call for call in calls if not dependencies.get(call.id) ] # 3. 并行执行独立的调用 parallel_results self.execute_batch(independent_calls) # 4. 串行执行有依赖的调用 remaining_calls [c for c in calls if c.id in dependencies] serial_results [] for call in remaining_calls: deps dependencies[call.id] # 等待依赖完成 for dep_id in deps: self._wait_for_result(dep_id) result self.execute(call) serial_results.append(result) return parallel_results serial_results总结工具调用是 AI Agent 实现复杂任务的核心能力。设计一个好的工具调用系统需要考虑清晰的工具描述让模型准确理解工具用途和参数健壮的执行框架错误处理、验证、重试机制安全保障输入验证、敏感操作审计性能优化并行执行、依赖分析希望这些经验对大家有帮助。

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.coloradmin.cn/o/2634710.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈,一经查实,立即删除!

相关文章

SpringBoot-17-MyBatis动态SQL标签之常用标签

文章目录 1 代码1.1 实体User.java1.2 接口UserMapper.java1.3 映射UserMapper.xml1.3.1 标签if1.3.2 标签if和where1.3.3 标签choose和when和otherwise1.4 UserController.java2 常用动态SQL标签2.1 标签set2.1.1 UserMapper.java2.1.2 UserMapper.xml2.1.3 UserController.ja…

wordpress后台更新后 前端没变化的解决方法

使用siteground主机的wordpress网站,会出现更新了网站内容和修改了php模板文件、js文件、css文件、图片文件后,网站没有变化的情况。 不熟悉siteground主机的新手,遇到这个问题,就很抓狂,明明是哪都没操作错误&#x…

网络编程(Modbus进阶)

思维导图 Modbus RTU(先学一点理论) 概念 Modbus RTU 是工业自动化领域 最广泛应用的串行通信协议,由 Modicon 公司(现施耐德电气)于 1979 年推出。它以 高效率、强健性、易实现的特点成为工业控制系统的通信标准。 包…

UE5 学习系列(二)用户操作界面及介绍

这篇博客是 UE5 学习系列博客的第二篇,在第一篇的基础上展开这篇内容。博客参考的 B 站视频资料和第一篇的链接如下: 【Note】:如果你已经完成安装等操作,可以只执行第一篇博客中 2. 新建一个空白游戏项目 章节操作,重…

IDEA运行Tomcat出现乱码问题解决汇总

最近正值期末周,有很多同学在写期末Java web作业时,运行tomcat出现乱码问题,经过多次解决与研究,我做了如下整理: 原因: IDEA本身编码与tomcat的编码与Windows编码不同导致,Windows 系统控制台…

利用最小二乘法找圆心和半径

#include <iostream> #include <vector> #include <cmath> #include <Eigen/Dense> // 需安装Eigen库用于矩阵运算 // 定义点结构 struct Point { double x, y; Point(double x_, double y_) : x(x_), y(y_) {} }; // 最小二乘法求圆心和半径 …

使用docker在3台服务器上搭建基于redis 6.x的一主两从三台均是哨兵模式

一、环境及版本说明 如果服务器已经安装了docker,则忽略此步骤,如果没有安装,则可以按照一下方式安装: 1. 在线安装(有互联网环境): 请看我这篇文章 传送阵>> 点我查看 2. 离线安装(内网环境):请看我这篇文章 传送阵>> 点我查看 说明&#xff1a;假设每台服务器已…

XML Group端口详解

在XML数据映射过程中&#xff0c;经常需要对数据进行分组聚合操作。例如&#xff0c;当处理包含多个物料明细的XML文件时&#xff0c;可能需要将相同物料号的明细归为一组&#xff0c;或对相同物料号的数量进行求和计算。传统实现方式通常需要编写脚本代码&#xff0c;增加了开…

LBE-LEX系列工业语音播放器|预警播报器|喇叭蜂鸣器的上位机配置操作说明

LBE-LEX系列工业语音播放器|预警播报器|喇叭蜂鸣器专为工业环境精心打造&#xff0c;完美适配AGV和无人叉车。同时&#xff0c;集成以太网与语音合成技术&#xff0c;为各类高级系统&#xff08;如MES、调度系统、库位管理、立库等&#xff09;提供高效便捷的语音交互体验。 L…

(LeetCode 每日一题) 3442. 奇偶频次间的最大差值 I (哈希、字符串)

题目&#xff1a;3442. 奇偶频次间的最大差值 I 思路 &#xff1a;哈希&#xff0c;时间复杂度0(n)。 用哈希表来记录每个字符串中字符的分布情况&#xff0c;哈希表这里用数组即可实现。 C版本&#xff1a; class Solution { public:int maxDifference(string s) {int a[26]…

【大模型RAG】拍照搜题技术架构速览:三层管道、两级检索、兜底大模型

摘要 拍照搜题系统采用“三层管道&#xff08;多模态 OCR → 语义检索 → 答案渲染&#xff09;、两级检索&#xff08;倒排 BM25 向量 HNSW&#xff09;并以大语言模型兜底”的整体框架&#xff1a; 多模态 OCR 层 将题目图片经过超分、去噪、倾斜校正后&#xff0c;分别用…

【Axure高保真原型】引导弹窗

今天和大家中分享引导弹窗的原型模板&#xff0c;载入页面后&#xff0c;会显示引导弹窗&#xff0c;适用于引导用户使用页面&#xff0c;点击完成后&#xff0c;会显示下一个引导弹窗&#xff0c;直至最后一个引导弹窗完成后进入首页。具体效果可以点击下方视频观看或打开下方…

接口测试中缓存处理策略

在接口测试中&#xff0c;缓存处理策略是一个关键环节&#xff0c;直接影响测试结果的准确性和可靠性。合理的缓存处理策略能够确保测试环境的一致性&#xff0c;避免因缓存数据导致的测试偏差。以下是接口测试中常见的缓存处理策略及其详细说明&#xff1a; 一、缓存处理的核…

龙虎榜——20250610

上证指数放量收阴线&#xff0c;个股多数下跌&#xff0c;盘中受消息影响大幅波动。 深证指数放量收阴线形成顶分型&#xff0c;指数短线有调整的需求&#xff0c;大概需要一两天。 2025年6月10日龙虎榜行业方向分析 1. 金融科技 代表标的&#xff1a;御银股份、雄帝科技 驱动…

观成科技:隐蔽隧道工具Ligolo-ng加密流量分析

1.工具介绍 Ligolo-ng是一款由go编写的高效隧道工具&#xff0c;该工具基于TUN接口实现其功能&#xff0c;利用反向TCP/TLS连接建立一条隐蔽的通信信道&#xff0c;支持使用Let’s Encrypt自动生成证书。Ligolo-ng的通信隐蔽性体现在其支持多种连接方式&#xff0c;适应复杂网…

铭豹扩展坞 USB转网口 突然无法识别解决方法

当 USB 转网口扩展坞在一台笔记本上无法识别,但在其他电脑上正常工作时,问题通常出在笔记本自身或其与扩展坞的兼容性上。以下是系统化的定位思路和排查步骤,帮助你快速找到故障原因: 背景: 一个M-pard(铭豹)扩展坞的网卡突然无法识别了,扩展出来的三个USB接口正常。…

未来机器人的大脑:如何用神经网络模拟器实现更智能的决策?

编辑&#xff1a;陈萍萍的公主一点人工一点智能 未来机器人的大脑&#xff1a;如何用神经网络模拟器实现更智能的决策&#xff1f;RWM通过双自回归机制有效解决了复合误差、部分可观测性和随机动力学等关键挑战&#xff0c;在不依赖领域特定归纳偏见的条件下实现了卓越的预测准…

Linux应用开发之网络套接字编程(实例篇)

服务端与客户端单连接 服务端代码 #include <sys/socket.h> #include <sys/types.h> #include <netinet/in.h> #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <arpa/inet.h> #include <pthread.h> …

华为云AI开发平台ModelArts

华为云ModelArts&#xff1a;重塑AI开发流程的“智能引擎”与“创新加速器”&#xff01; 在人工智能浪潮席卷全球的2025年&#xff0c;企业拥抱AI的意愿空前高涨&#xff0c;但技术门槛高、流程复杂、资源投入巨大的现实&#xff0c;却让许多创新构想止步于实验室。数据科学家…

深度学习在微纳光子学中的应用

深度学习在微纳光子学中的主要应用方向 深度学习与微纳光子学的结合主要集中在以下几个方向&#xff1a; 逆向设计 通过神经网络快速预测微纳结构的光学响应&#xff0c;替代传统耗时的数值模拟方法。例如设计超表面、光子晶体等结构。 特征提取与优化 从复杂的光学数据中自…