大型语言模型(LLM)的构建模块

吴恩达来信:认识新一代生成式AI应用工程师

生成式AI应用工程师通常具备两个主要条件:(i) 能够利用新的AI构建模块快速开发强大的应用;(ii) 能够借助AI辅助快速完成工程开发,用远少于以往的时间搭建软件系统

大型语言模型(LLM)的构建模块

丰富的构建模块可以显著提升大型语言模型(LLM)应用的能力与价值空间。以下是当前最常用的LLM构建模块及其技术原理:


1. 提示工程(Prompt Engineering)

作用原理 :通过精心设计输入提示(prompt)来引导LLM生成更符合预期的输出,无需修改模型参数即可显著提升模型表现
典型应用

  • 零样本/少样本学习(Zero/Few-shot Learning)

  • 思维链提示(Chain-of-Thought)

  • 模板化指令设计
    优势 :零成本、即时生效、可解释性强
    挑战 :需要领域知识,提示质量对结果影响大
    最新发展

  • 自动提示优化技术(AutoPrompt)

  • 多模态提示设计

  • 对抗性提示防御机制


2. Agent框架

作用原理 :将LLM作为"大脑"协调多个工具和模块,通过思考-行动-观察(ReAct)循环完成任务
关键组件

  • 工具调用API(如OpenAI Function Calling)

  • 工作记忆机制

  • 任务分解与规划能力
    应用场景 :自动化工作流、复杂问题求解
    代表框架

  • AutoGPT(开源自主Agent)

  • LangChain(模块化编排框架)

  • Microsoft AutoGen(多Agent协作系统)
    行业应用

  • 客服自动化

  • 数据分析流水线

  • 智能家居控制


3. 检索增强生成(RAG)

作用原理 :将外部知识检索与LLM生成结合,通过向量检索获取相关上下文增强生成质量
技术栈

  • 向量数据库:Pinecone、Milvus、Weaviate

  • 嵌入模型:OpenAI Embeddings、BGE、Jina Embeddings

  • 混合检索策略:关键词+语义+时间加权
    部署模式

  • 本地化RAG管道

  • 云托管服务(如Azure AI Search)

  • 边缘设备轻量化方案
    典型用例

  • 行业知识问答系统

  • 实时数据报告生成

  • 个性化推荐引擎


4. 模型微调(Fine-tuning)

作用原理 :在预训练模型基础上使用领域数据继续训练,使模型适应特定任务
进阶方案

  • 参数高效微调:LoRA、Prefix-Tuning、P-Tuning v2

  • 持续学习:Domain-Adaptive Pretraining

  • 联邦微调:保护数据隐私
    工具生态

  • Hugging Face Transformers

  • NVIDIA NeMo

  • BigDL LLM Finetune
    成功案例

  • 法律文书生成

  • 医疗诊断辅助

  • 方言语音识别


5. 图数据库与LLM结合

作用原理 :利用图数据库存储结构化知识,增强LLM的语义理解和推理能力
技术架构

  • 存储层:Neo4j、ArangoDB、NebulaGraph

  • 处理层:GNN嵌入、图注意力网络

  • 应用层:知识图谱QA、欺诈检测
    创新应用

  • 企业关系图谱分析

  • 药物发现辅助

  • 智能推荐系统


6. Agent浏览器/计算机交互

作用原理 :LLM驱动Agent模拟人类操作浏览器/系统,通过UI理解与动作执行完成任务
核心技术

  • 多模态理解:GPT-4V、LLaVA

  • 动作编排:Playwright、Selenium集成

  • 验证机制:截图比对、OCR校验
    企业应用

  • 电商价格监控

  • 政务流程自动化

  • SaaS软件测试


7. 模型上下文协议(MCP)

作用原理 :标准化LLM与外部数据源的连接协议,实现安全、即插即用的外部数据/工具集成
协议特性

  • 双向认证机制

  • 数据流控制

  • 计费计量标准化
    典型实现

  • 地图服务MCP:动态路线规划

  • 天气MCP:实时气象预警

  • 支付MCP:交易验证


8. 推理能力(Reasoning)

作用原理 :结合符号逻辑与神经网络,实现可解释、可验证的复杂推理过程
前沿进展

  • 神经符号系统:DeepSeek-R1

  • 数学推理:DeepMind AlphaGeometry

  • 程序合成:MIT LMQL
    产业突破

  • 金融风险建模

  • 工业故障诊断

  • 科学假设生成


技术选型

需求维度 技术组合 典型架构
成本敏感型 提示工程 + 轻量RAG ChatGPT + ChromaDB
高精度要求 微调模型 + 知识图谱 LLaMA-2 + Neo4j
实时处理 Agent框架 + MCP AutoGen + 天气API
复杂决策 推理引擎 + 符号逻辑 LeanDojo + Z3求解器
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