提示词工程教程：提示词格式和结构教程_提示词工程,提示词结构-优快云博客

概述

本教程探讨了提示工程中的各种提示格式和结构元素，展示了它们对 AI 模型响应的影响。我们将使用 OpenAI 的 GPT 模型和 LangChain 库来试验不同的提示结构并分析其有效性。

主题

了解如何格式化和构建提示对于与 AI 模型进行有效沟通至关重要。结构良好的提示可以显著提高 AI 生成的响应的质量、相关性和一致性。本教程旨在提供实用见解，帮助您设计提示，以便在各种用例中引出期望的结果。

内容概要

不同的提示格式（问答、对话、说明）
结构元素（标题、项目符号、编号列表）
即时效果比较
提示格式的最佳实践

教案

我们将通过 LangChain 使用 OpenAI API 与 GPT 模型进行交互。本教程将演示：

使用必要的库设置环境
创建各种提示格式（问答、对话、说明）
整合标题和列表等结构元素
比较不同提示结构的响应

在整个教程中，我们将使用一致的主题（例如，解释一个科学概念）来展示不同的提示格式和结构如何产生不同的结果。

结论

在本教程结束时，您将对提示格式和结构如何影响 AI 响应有深入的了解。您将掌握实用技巧来制作更有效的提示，从而提高您与 AI 模型进行交流和利用 AI 模型进行各种应用的能力。

设置

首先，让我们导入必要的库并设置我们的环境。

import os
from langchain_openai import ChatOpenAI
from langchain.prompts import PromptTemplate

# Load environment variables (make sure you have a .env file with your OpenAI API key)
from dotenv import load_dotenv
load_dotenv()

os.environ["OPENAI_API_KEY"] = os.getenv('OPENAI_API_KEY')

# Initialize the language model
llm = ChatOpenAI(model="gpt-4o-mini")

def get_response(prompt):
    """Helper function to get model response and print it."""
    response = llm.invoke(prompt).content
    print(response)
    print("-" * 50)
    return response

探索不同的提示格式

让我们以光合作用为一贯主题，探索各种提示格式。

1. 问答形式

```python qa_prompt = """问：什么是光合作用？答："""

get_response(qa_prompt)


```plain
光合作用是一种生化过程，绿色植物、藻类和某些细菌通过这一过程将光能（通常来自太阳）转化为储存在葡萄糖（一种糖）中的化学能。这一过程主要发生在植物细胞的叶绿体中，利用叶绿素（一种能捕获光能的绿色色素）。

光合作用的一般方程可以概括如下：

\[ 6 \text{CO}_2 + 6 \text{H}_2\text{O} + \text{光能} \rightarrow \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6 \text{O}_2 \]

在此反应中：
- 利用光能将大气中的二氧化碳（CO₂）和土壤中的水（H₂O）结合。
- 葡萄糖（C₆H₁₂O₆）作为一种能量储存形式产生。
- 氧气（O₂）作为副产品释放。

光合作用对于地球生命至关重要，因为它提供我们呼吸的氧气并且是食物链的基础，通过提供能量来支持大多数生命形式。

2. 对话形式

```python dialogue_prompt = """学生：你能给我解释一下光合作用吗？老师：当然可以！光合作用是…… 学生：植物进行光合作用需要什么？老师："""

get_response(dialogue_prompt)


```plain
老师：光合作用需要几种关键成分。植物需要：

1. **阳光**：这是光合作用的主要能源。植物利用叶绿素（叶子中的绿色色素）捕获光能。

2. **二氧化碳**：植物通过叶子上的气孔从空气中吸收二氧化碳。这种气体对于光合作用至关重要。

3. **水**：植物通过根部从土壤中吸收水分。水也是光合作用反应中的关键成分。

4. **叶绿素**：虽然叶绿素不是一种原材料，但它至关重要，因为它能让植物将阳光转化为化学能。

在光合作用过程中，这些成分结合在一起产生葡萄糖（一种作为植物食物的糖）和氧气，氧气作为副产品释放出来。光合作用的总体方程式可以概括为：

\[ \text{6 CO}_2 + \text{6 H}_2\text{O} + \text{光能} \rightarrow \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + \text{6 O}_2 \]

该过程对于地球上的生命至关重要，因为它为植物提供食物，为其他生物提供氧气。

3. 指令格式

```python instruction_prompt = """简要解释光合作用，包括其主要组成部分和重要性。"""

get_response(instruction_prompt)


```plain
光合作用是一种生化过程，绿色植物、藻类和一些细菌将光能（通常来自太阳）转化为储存在葡萄糖中的化学能。该过程主要发生在植物细胞的叶绿体中，叶绿素（绿色色素）在其中捕获光能。

光合作用的主要组成部分是：

1. **光能**：通常来自阳光，它为该过程提供所需的能量。
2. **水（H2O）**：由根部从土壤中吸收并运输到叶子。
3. **二氧化碳 (CO2)**：通过叶子上称为气孔的小孔从大气中吸收。

光合作用的总体方程式可以概括为：
\[ \text{6 CO}_2 + \text{6 H}_2\text{O} + \text{光能} \rightarrow \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + \text{6 O}_2 \]
这意味着六个二氧化碳分子和六个水分子利用光能转化为一个葡萄糖分子和六个氧气分子。

**光合作用的重要性**：

1. **产生氧气**：光合作用会释放氧气作为副产品，这对于地球上大多数生物的生存至关重要。
2. **食物来源**：它构成了食物链的基础，因为它使植物能够产生葡萄糖，葡萄糖作为植物自身和食草动物的能量来源，随后又作为食肉动物的能量来源。
3. **减少二氧化碳**：光合作用有助于调节大气中的二氧化碳水平，在缓解气候变化方面发挥着关键作用。
4、**能源**：是太阳能转化为化学能，为各种生物所利用的主要途径。

总的来说，光合作用是地球生命的基础，支持生态系统并有助于地球的气候稳定。

结构因素的影响

现在，让我们检查一下标题和列表等结构元素如何影响人工智能的响应。

1.使用标题

```python headings_prompt = """使用以下结构解释光合作用：

＃定义

＃过程

重要性

“”"

get_response(headings_prompt)


```plain
＃ 定义
光合作用是一种生化过程，绿色植物、藻类和某些细菌通过这一过程将光能（通常来自太阳）转化为储存在葡萄糖中的化学能。这一过程利用叶绿体中的叶绿素将二氧化碳和水转化为葡萄糖和氧气。

＃ 过程
光合作用主要发生在两个阶段：光依赖性反应和光独立性反应（卡尔文循环）。

1. **光依赖性反应**：这些反应发生在叶绿体的类囊体膜中。当叶绿素吸收阳光时，它会激发电子，然后电子会穿过一系列蛋白质，即电子传输链。这个过程会分裂水分子（光解），释放氧气作为副产品，并产生能量载体 ATP（三磷酸腺苷）和 NADPH（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸）。

2. **光依赖性反应（卡尔文循环）**：这些反应发生在叶绿体的基质中。利用光依赖性反应中产生的 ATP 和 NADPH，通过一系列酶促反应固定二氧化碳以产生葡萄糖。卡尔文循环涉及三个主要阶段：碳固定、还原和核酮糖二磷酸 (RuBP) 再生。

# 重要性
光合作用对地球生命至关重要，原因如下：

1. **产生氧气**：它产生氧气作为副产品，这对大多数生物的呼吸至关重要。

2. **能量来源**：光合作用是食物链的基础。植物将太阳能转化为葡萄糖形式的化学能，作为食草动物的食物，随后又作为食肉动物的食物。

3. **二氧化碳调节**：它有助于调节大气中的二氧化碳水平，并通过在此过程中吸收二氧化碳在缓解气候变化方面发挥关键作用。

4. **生态系统支持**：光合作用通过提供维持各种生物过程和相互作用的能量和营养来支持生态系统，从而维持生物多样性。

2. 使用项目符号

```python bullet_points_prompt = """列出光合作用所需的关键成分：

•
•
•
“”"

get_response(bullet_points_prompt)


```plain
光合作用所需的关键成分是：

• **叶绿素**（植物中捕获光能的绿色色素）
• **二氧化碳**（通过气孔从大气中吸收）
• **水**（根从土壤中吸收）

此外，光能（通常来自太阳）对于这一过程也至关重要。

3.使用编号列表

```python numbered_list_prompt = """按顺序描述光合作用的步骤：

“”"

get_response(numbered_list_prompt)


```plain
光合作用分为两个主要阶段：光依赖性反应和光非依赖性反应（卡尔文循环）。以下是按顺序进行的步骤：

1. **光吸收**：叶绿体中的叶绿素和其他色素吸收阳光，主要吸收蓝色和红色波长的光。

2. **水分解（光解）**：吸收的光能用于将水分子（H₂O）分解为氧气（O₂）、质子（H⁺）和电子（e⁻）。该过程发生在类囊体膜中。

3. **电子传输链**：带电电子穿过类囊体膜中的一系列蛋白质，称为电子传输链。当电子移动时，它们的能量被用来将质子泵入类囊体腔，从而形成质子梯度。

4. **ATP 和 NADPH 的形成**：质子梯度通过 ATP 合酶驱动 ATP 合成，电子最终还原 NADP⁺ 形成 NADPH。ATP 和 NADPH 随后都用于卡尔文循环。

5. **卡尔文循环（光依赖性反应）**：在叶绿体的基质中，光依赖性反应产生的ATP和NADPH通过一系列酶促反应将大气中的二氧化碳（CO₂）转化为葡萄糖（C₆H₁₂O₆）。

这些步骤概述了光合作用的过程，它将光能转化为储存在葡萄糖中的化学能，同时释放氧气作为副产品。

比较即时有效性

让我们比较一下不同提示结构对于特定任务的有效性。

comparison_prompts = [
    "解释光合作用对地球生命的重要性。",
    """解释光合作用对地球生命的重要性。您的答案结构如下：
    1. 氧气产生
    2. 食物链支持
    3. 二氧化碳吸收""",
    """问：为什么光合作用对地球生命很重要？
    答：光合作用对地球生命至关重要，因为：
    1. 
    2. 
    3."""
]

for i, prompt in enumerate(comparison_prompts, 1):
    print(f"提示 {i}：")
    get_response(prompt)

提示 1：
光合作用是一个至关重要的生物过程，它对地球上的生命有重大影响，原因如下：

1. **氧气产生**：光合作用是大气中氧气的主要来源。在此过程中，植物、藻类和一些细菌利用阳光将二氧化碳和水转化为葡萄糖和氧气。这种氧气对于大多数依靠有氧呼吸产生能量的生物的生存至关重要。

2. **食物链的基础**：光合作用是食物链的基础。植物和浮游植物等生产者利用太阳能来制造有机物。食草动物消耗这些生产者，反过来，食肉动物又以食草动物为食。这种能量和营养物质的流动对于所有生态系统的生存都至关重要。

3. **二氧化碳调节**：光合作用在调节大气二氧化碳水平方面发挥着关键作用。通过吸收二氧化碳，光合生物有助于缓解温室效应和气候变化。这种调节对于维持地球气候和支持多种生命形式至关重要。

4. **能源**：光合作用是将太阳能转化为储存在葡萄糖中的化学能的主要方式。这种能量可供其他生物体使用，使其成为地球上几乎所有生命的基本能源。

5. **支持生物多样性**：光合作用通过产生有机物和氧气，支持各种生态系统并促进生物多样性。健康的生态系统有助于环境的稳定性和恢复力，为无数物种提供栖息地。

6. **土壤形成和健康**：光合生物通过腐烂植物材料产生有机物质，促进土壤健康。这些有机物质丰富了土壤，改善了土壤结构、肥沃度和保水能力，这对农业和自然植被至关重要。

总而言之，光合作用对地球上的生命至关重要，因为它提供氧气，构成食物链的基础，帮助调节二氧化碳水平，作为主要能源，支持生物多样性，并有助于土壤健康。它的重要性不仅限于单个生物，还涉及地球生态系统的整体健康。
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提示2：
光合作用是维持地球上生命的重要过程，它以多种关键方式发挥作用。以下是其重要性的分步说明：

### 1. 氧气产生
光合作用主要负责在大气中产生氧气。在此过程中，植物、藻类和某些细菌利用阳光作为能量来源，将二氧化碳和水转化为葡萄糖和氧气。光合作用的总体方程式可以概括为：

\[ \text{6 CO}_2 + \text{6 H}_2\text{O} + \text{光能} \rightarrow \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + \text{6 O}_2 \]

释放出的氧气对于需氧生物（包括人类）的生存至关重要。氧气用于细胞呼吸，这一过程为生物体产生能量。如果没有光合作用，大气中的氧气含量就会减少，导致大多数依赖氧气进行呼吸的生命形式崩溃。

### 2. 食物链支持
光合作用是食物链的基础。光合作用过程中产生的葡萄糖是自养生物（生产自身食物的生物，如植物）的能量来源。这些自养生物随后被食草动物（初级消费者）食用，而食草动物又被食肉动物（次级和三级消费者）食用。这种相互连接的能量传递网络对于维持生态平衡至关重要。因此，生态系统的健康和生产力在很大程度上取决于光合作用的效率，因此光合作用对于维持地球上的生命至关重要。

### 3. 二氧化碳吸收
光合作用在调节大气二氧化碳水平方面发挥着至关重要的作用。植物在光合作用过程中从大气中吸收二氧化碳，有助于减轻温室效应和应对气候变化。通过去除二氧化碳这种重要的温室气体，光合作用有助于调节气候并维持生态系统中的碳平衡。在人类活动导致二氧化碳水平上升的背景下，这种吸收尤为重要，因为它有助于抵消全球变暖的部分影响。

总而言之，光合作用是地球生命的基础，它产生氧气、维持食物链、吸收二氧化碳。它不仅维持单个生物的生存，还在维持地球的生态和大气平衡方面发挥着关键作用。
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提示 3：
答：光合作用对于地球生命至关重要，因为：

1. **氧气产生**：光合作用会产生氧气，这是大多数生物生存所必需的。它提供我们呼吸所需的氧气，支持有氧呼吸。

2. **食物来源**：它是几乎所有生态系统的主要能量来源。植物、藻类和一些细菌将阳光转化为葡萄糖形式的化学能，然后食草动物将其用作食物，随后食肉动物也将其用作食物。

3. **二氧化碳吸收**：光合作用有助于调节大气中的二氧化碳水平。通过吸收大气中的二氧化碳，光合作用在缓解气候变化和维持地球碳平衡方面发挥着关键作用。
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