必学干货：程序员必备，AI智能体5大设计模式详解，从小白到精通

本文详细介绍了AI智能体的概念及五种核心设计模式：链式工作流、并行化工作流、路由工作流、编排器-工作者模式和评估器-优化器模式。文章分析了每种模式的定义、适用场景、优势和挑战，并通过实例说明应用。开发者可根据任务特点选择合适模式，构建高效、可扩展的AI驱动系统，是掌握智能体开发的实用指南。

1 、引言

随着 AI 驱动型应用程序的快速发展，开发人员越来越多地利用大语言模型（LLM）构建智能体，以高效执行复杂任务。然而，最有效的实现并非依赖于复杂的框架，而是采用简单且可组合的设计模式。

本文探讨了工作流与智能体之间的区别，明确了 AI 驱动系统中常见的关键模式。

2 、什么是 AI 智能体

AI 智能体是利用 LLM 处理信息、与工具交互并执行任务的系统。它们可以分为两大类：

工作流（Workflow）

：LLM 与外部工具按照预定义的执行路径进行结构化序列操作。此类系统注重可预测性，适用于定义明确且可重复的任务。
智能体（Agent）

：更具动态性和自主性的系统，LLM 可自主决定流程、选择工具并确定任务完成方式。这种方式提供了更大的灵活性和适应性。

选择工作流还是智能体取决于问题领域：工作流在结构化自动化任务中表现出色，而智能体则更适合需要大规模动态决策的场景。

在这里插入图片描述

3、 AI 智能体系统中的关键模式

3.1 链式工作流（Chain Workflow）模式

链式工作流将多个步骤按线性序列组织，一个步骤的输出作为下一个步骤的输入。它提供了清晰的控制力，并允许一定程度的适应性。适用于具有明确顺序步骤的任务，每个步骤都基于上一步的输出。

链式工作流通过链接提示或任务来提高处理的准确性。这种模式将任务按顺序组织，每个任务的输出作为下一个任务的输入，形成一个连续的处理链。

例如，在新闻推荐系统中，工作流可能首先涉及检索用户偏好，然后将这些偏好作为输入来获取和分析新闻。这是一个典型的链式任务，其中用户偏好的输出直接作为新闻检索的输入。

在这里插入图片描述

适用场景：

任务具有明确的顺序步骤；
需要通过延迟换取更高的准确性；
每个步骤依赖于上一步的输出。

3.2 并行化工作流（Parallelization Workflow）模式

此模式通过同时执行多个任务来提高数据密集型操作的效率，适用于需要同时处理大量信息的场景。对于需要快速响应和处理大量信息的应用中特别有用，如大数据分析、实时监控和复杂决策支持系统。

并行化工作流模式涉及同时执行多个任务或处理多个数据集，以提高处理速度和效率。这种模式适用于可以独立并同时进行的任务，允许系统资源得到充分利用，从而减少总体处理时间。

例如，在一个金融分析项目中，可能需要同时分析股票市场、外汇市场和商品市场的数据。通过将这些分析任务分配给不同的LLM调用（如LLM Call 1、LLM Call 2和LLM Call 3），每个调用可以并行处理其分配的市场数据。然后，一个聚合器组件将收集这些并行任务的结果，并整合成一个全面的分析报告。

在这里插入图片描述

适用场景：

处理大量相似但独立的项目；
需要多个独立视角的任务；
任务可并行化且对处理时间要求较高。

3.3 路由工作流（Routing Workflow）模式

路由工作流根据输入条件动态指导执行路径，使系统能够在没有预定义序列的情况下适应不同情况。

路由工作流根据输入智能地将任务路由到专用流程。这种模式允许系统根据输入的不同特征或条件，动态地选择不同的处理路径。

例如，一个金融服务平台可能根据用户感兴趣的主题（如“crypto”或“stocks”）将请求路由到不同的API端点。这是路由工作流的一个示例，其中输入的主题决定了请求的路由路径。

在这里插入图片描述

适用场景：

任务具有不同输入类别且复杂；
不同输入需要专门处理；
可以准确分类输入。

3.4 编排器-工作者（Orchestrator-Worker）模式

编排器 AI 将任务委派给多个专门的工作者智能体，每个智能体负责不同的功能（例如，数据检索、分析、摘要）。

编排器-工作者模式中，中央AI（编排器）负责将任务分配给专门的子进程（工作者）。这种模式允许系统将复杂的任务分解为多个子任务，并分配给不同的工作者来并行处理。

例如，在新闻分析项目中，服务可以充当编排器，与AI模型协调新闻检索和分析。AI模型（如OpenAI的ChatModel）作为文本分析的专用工作者，负责处理特定的分析任务。

在这里插入图片描述

适用场景：

任务复杂且无法预先预测子任务；
需要不同方法或视角的任务；
需要适应性问题解决的情况。

3.5 评估器-优化器（Evaluator-Optimizer）模式

评估器负责评估智能体输出的质量，优化器则根据反馈改进未来的响应，从而随着时间推移提高准确性。

评估器-优化器模式使用LLM进行迭代评估和优化。这种模式允许系统通过不断的评估和优化来改进任务的处理效果。

例如，在新闻内容分析中，可以通过AI模型总结和分析新闻，这可以视为一种内容评估和改进的形式。AI模型不断评估新闻内容的质量，并根据评估结果优化分析策略。

在这里插入图片描述

适用场景：

存在明确的评估标准；
迭代优化可以提供可衡量的价值；
任务受益于多轮反馈和优化。

4 五种 AI 智能体模式的比较

这个对比表提供了更全面的比较维度，帮助理解每种模式的特点、优势、挑战以及适用场景，从而在设计和实现智能体系统时做出更合适的选择。

比较项	链式工作流模式	路由工作流模式	编排器-工作者模式	评估器-优化器模式	并行化工作流模式
定义	按顺序链接任务，形成处理链	根据输入特征动态选择处理路径	中央AI分配任务给专门的子进程，子进程并行处理	使用LLM进行迭代评估和优化，改进处理效果	同时执行多个任务或处理多个数据集，提高处理速度
项目应用实例	根据用户偏好检索和分析新闻	根据用户兴趣主题路由请求到不同的API端点	协调新闻检索和分析，AI模型作为文本分析的专用工作者	通过AI模型总结和分析新闻，不断评估内容质量并优化分析策略	同时分析股票市场、外汇市场和商品市场的数据
优势	简化流程，提高准确性	灵活性高，资源优化	提高效率，专业化	持续改进，适应性强	提高效率，资源优化，可扩展性
挑战	依赖性强，错误传播	复杂性管理，错误处理	协调复杂性，错误处理	评估标准，计算资源	复杂性管理，错误处理，数据依赖性
适用场景	任务具有明确顺序，且每个步骤都依赖于前一步的输出	任务处理依赖于输入特征，且不同特征需要不同的处理流程	任务可以分解为多个子任务，且这些子任务可以并行处理	任务处理需要不断改进和优化	任务可以独立执行且没有相互依赖，需要快速处理大量数据或多个请求
错误处理	需要确保链中每个步骤的正确性	需要确保路由逻辑的正确性	需要有效的协调机制来管理错误	需要可靠的评估标准来指导优化	需要有效的协调和同步机制来管理并行任务中的错误
可扩展性	扩展性有限，因为任务是顺序执行的	扩展性较好，可以动态添加新的路由路径	扩展性好，可以增加更多的工作者来处理更多任务	扩展性较好，可以不断改进评估和优化策略	扩展性好，可以轻松添加更多的并行任务
协调需求	需要协调顺序执行的任务	需要协调不同的路由路径	需要协调中央AI和工作者之间的任务分配	需要协调评估和优化过程	需要协调并行执行的多个任务
数据处理能力	适合处理顺序数据流	适合处理需要分类的数据	适合处理可以并行处理的多个数据集	适合处理需要迭代优化的数据	适合处理大量独立数据或多个数据集