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【Python大语言模型系列】LangChain Deep Agents实战:百行代码搭建一个城市智慧大脑系统(源码)

  • 2026-10-11 06:17:20
【Python大语言模型系列】LangChain Deep Agents实战:百行代码搭建一个城市智慧大脑系统(源码)

这是我的第468篇原创文章。

写在前面

『数据杂坛』以Python语言为核心,垂直于数据科学领域,专注于(可戳👉)Python程序设计|数据分析|特征工程|机器学习分类|机器学习回归|深度学习分类|深度学习回归|单变量时序预测|多变量时序预测|语音识别|图像识别|自然语音处理|大语言模型|软件设计开发等技术栈交流学习,涵盖数据挖掘、计算机视觉、自然语言处理等应用领域。(文末有惊喜福利)

一、引言

LangChain 的 Deep Agents 框架引入了一个基于 LangGraph 构建的"智能体框架(agent harness)",赋予大语言模型显式规划、持久文件系统记忆、子代理派生和极端上下文工程的能力。

ReAct 智能体(浅层智能体)的局限

  • 上下文窗口溢出:每次工具调用都会将其结果添加到对话历史中。经过二三十次工具调用后,上下文窗口中会塞满数千个 token 的中间结果。LLM 开始无法区分哪些信息是关键的、哪些是噪音。早期的重要指令被推离了模型的注意力窗口。
  • 幻觉漂移:随着上下文的增长,模型对原始目标的把握逐渐松动。它开始在无关的工具结果之间幻觉出不存在的关联,混淆来自不同步骤的信息,并逐渐偏离你实际要求它做的事情。智能体不会崩溃——它只是悄悄地开始解决错误的问题。
  • 缺乏持久记忆:ReAct 智能体的唯一记忆就是它的对话历史。没有办法保存中间发现、组织研究笔记,或在步骤之间维护结构化状态。一切都存在于一条线性的消息流中,模型在每次迭代中都必须重新阅读全部内容。
  • 单体上下文污染:当 ReAct 智能体需要执行一个专门的子任务时,该子任务的整个上下文(工具调用、观察结果、推理过程)会混入主对话中。研究子任务会污染后续写作子任务的上下文。没有隔离,也没有关注点分离。 

Deep Agents 是 LangChain 对上述局限的回应。deepagents 包于 2025 年 9 月首次发布,目前在 PyPI 上已更新至 0.4.10 版本,提供了一个基于 LangGraph 构建的"智能体框架"。该框架为智能体配备了内置能力,使其适合处理长周期、复杂的任务。

ReAct 智能体并未过时。对于少于十次工具调用的简单、定义明确的任务,ReAct 智能体更快、更易于调试,且消耗更少的 token。当任务能舒适地容纳在单个上下文窗口内时,规划、文件系统管理和子代理协调的开销是不必要的。关键在于将智能体架构与任务复杂度相匹配。
维度
ReAct(Agent 1.0)
Deep Agent(Agent 2.0)
设置复杂度
极低
中等
最佳适用场景
短期、聚焦型任务
长周期、多步骤项目
上下文管理
仅依赖对话历史
文件系统 + 子代理
简单任务 Token 效率
更高
较低(规划开销)
复杂任务 Token 效率
较低(上下文溢出)
更高(上下文卸载)
调试难度
直接
需要跨代理追踪
目标持久性
随时间退化
通过规划工具维持

二、实现过程

接下来,通过一个具体的应用实践来说明deep agents的使用,搭一个城市智慧大脑,里面有三个专家:
  • 行政文秘专家(secretary_expert):专门写公文、报告
  • 政策咨询专家(policy_expert):专门查最新的政策,带搜索工具
  • 行政审批专家(approval_expert):专门处理审批流程,有自己的固定工作流

主智能体自动帮你做任务调度:它会看每个子智能体的描述,自动判断用户的问题该分给谁,甚至复杂的问题,它会自动协调多个子智能体,依次处理。

2.1 第一步:先定义基础工具和状态

定义网络搜索工具,给政策专家用,用来查最新的政策:

@tooldef internet_search(query: str) -> str:    """使用 DuckDuckGo 进行网络搜索,查询最新的政策、新闻等信息"""    print(f"\n[工具调用] internet_search(query='{query}')")    try:        results = []        with DDGS() as ddgs:            for r in ddgs.text(query, max_results=5):                results.append(f"- [{r['title']}]({r['href']}): {r['body'][:200]}")        if not results:            return "未找到相关结果。"        return "\n".join(results)    except Exception as e:        return f"搜索失败: {str(e)}"

定义行政审批专家的状态结构:

class ExpertState(TypedDict):    messages: Annotated[list[BaseMessage], lambda x, y: x + y]    expert_output: NotRequired[str]

2.2 第二步:定义三个专家子智能体

子智能体 1: 行政文秘专家 (使用字典式SubAgent,最简单的那种方式):

secretary_expert = {    "name": "行政文秘专家",    "description": "精通公文写作和文档处理,负责各类行政文书、方案报告和公函的撰写",    "system_prompt": (        "你是一位行政文秘专家。请在回答开头加上'[子智能体: 行政文秘专家]'。\n"        "你具备强大的文字写作和文档编辑能力,可以:\n"        "1. 撰写各类行政公文、通知、报告\n"        "2. 制定工作方案、计划总结\n"        "3. 编写会议纪要、调研报告\n"        "专注于用专业的文笔完成各类文书撰写任务。"    ),}

子智能体 2: 政策咨询专家 (使用CompiledSubAgent,带搜索工具的自定义Agent) :

def create_policy_advisor_subagent(model):    from langchain.agents import create_agent    # 我们自己创建一个带搜索工具的Agent    policy_graph = create_agent(        model,        tools=[internet_search],        system_prompt=(            "你是一位城市政策咨询专家。\n"            "你必须为每个政策查询调用 internet_search 工具搜索相关政策文件。\n"            "绝不能在没有搜索的情况下编造政策内容。\n"            "当用户询问政策法规、补贴申请、办事流程等问题时:\n"            "1. 立即使用 internet_search 工具搜索最新政策\n"            "2. 基于搜索结果提供准确的政策信息和办事指南\n"            "3. 回答开头必须加上'[子智能体: 政策咨询专家]'\n"            "4. 如果搜索结果不确定,要明确告知用户以官方最新发布为准"        )    )    # 把我们自定义的Agent,包装成CompiledSubAgent,主智能体就能调度它了!    return CompiledSubAgent(        name="政策咨询专家",        description="负责城市政策法规咨询、补贴申请指引和办事流程指导",        runnable=policy_graph    )

子智能体 3: 行政审批专家 (使用CompiledSubAgent,自定义LangGraph工作流):

def create_approval_subagent(model):    # 我们自己定义一个审批的工作流:接收申请 -> 审核材料 -> 审批完成    def receive_node(state: ExpertState):        """第一个节点:接收用户的申请"""        query = state["messages"][-1].content        print(f"\n[子智能体: 行政审批专家] 受理窗口 - 接收申请...")        return {"expert_output": f"申请事项: {query}"}    def review_node(state: ExpertState):        """第二个节点:审核用户的材料"""        output = state.get("expert_output", "")        print(f"[子智能体: 行政审批专家] 审核窗口 - 审查材料...")        return {"expert_output": output + " → 材料审核中"}    def approve_node(state: ExpertState):        """第三个节点:完成审批,返回结果"""        output = state.get("expert_output", "")        print(f"[子智能体: 行政审批专家] 审批窗口 - 办理审批...")        return {"messages": [AIMessage(content=f"[子智能体: 行政审批专家] 办事流程指导:{output} → 审批完成。请携带身份证到市民中心窗口办理。")]}    # 把节点串成LangGraph的图    builder = StateGraph(ExpertState)    builder.add_node("receive", receive_node)    builder.add_node("review", review_node)    builder.add_node("approve", approve_node)    builder.add_edge(START, "receive")    builder.add_edge("receive", "review")    builder.add_edge("review", "approve")    builder.add_edge("approve", END)    # 把我们自定义的工作流图,包装成CompiledSubAgent    return CompiledSubAgent(        name="行政审批专家",        description="负责行政审批事项咨询、SOP流程指导和办事指南服务",        runnable=builder.compile()    )

2.3 第三步:搭主智能体,把专家都加进去

把三个专家加到主智能体里,写几个测试用例,看看它是不是自动把任务分给对应的专家:

def run_city_brain_tests():    # 初始化大模型    model = ChatOpenAI(        model="deepseek-chat",        api_key="sk-xxxxxxxxxxxxxxxx",        base_url="https://api.deepseek.com/v1",    )    # 初始化两个自定义的子智能体    policy_expert = create_policy_advisor_subagent(model)    approval_expert = create_approval_subagent(model)    # 创建主智能体:城市智慧大脑,把三个子智能体都传进去!    main_agent = create_deep_agent(        model=model,        name="城市智慧大脑",        system_prompt=(            "你是城市智慧大脑智能体的核心调度中枢。\n"            "根据用户问题类型,将任务分配给最合适的专家子智能体:\n"            "- 行政文秘专家:处理公文写作、方案报告、文档撰写等文书相关问题\n"            "- 政策咨询专家:处理政策法规、补贴申请、办事流程相关问题\n"            "- 行政审批专家:处理行政审批事项、SOP流程和办事指南相关问题"        ),        subagents=[secretary_expert, policy_expert, approval_expert]    )    # 测试用例,覆盖不同的场景    test_cases = [        ("帮我写一份关于城市环境整治的工作报告", "应路由到 行政文秘专家"),        ("个人创业有什么补贴政策?", "应路由到 政策咨询专家"),        ("我想注册一家公司,需要准备什么材料?", "应路由到 行政审批专家"),        ("你好,今天天气不错", "闲聊 - 无需路由到子代理"),        ("我需要开办一家餐馆,帮我写一份申请报告,再查下有什么补贴政策,最后告诉我办理流程", "需要多子代理协调:文秘(报告) -> 政策(补贴) -> 审批(流程)"),    ]    # 跑测试,看结果    active_subagents = {}    for i, (query, expected) in enumerate(test_cases, 1):        print(f"\n{'='*70}")        print(f"测试用例 {i}: {expected}")        print(f"用户问题: {query}")        print(f"{'='*70}")        # 流式调用主智能体,它会自动调度子智能体        for chunk in main_agent.stream(            {"messages": [HumanMessage(content=query)]},            stream_mode=["updates", "messages"],            subgraphs=True,            version="v2"        ):            # 这里我们可以监控子智能体的生命周期            is_subagent = any(s.startswith("tools:") for s in chunk["ns"])            if chunk["type"] == "updates":                for node_name, data in chunk["data"].items():                    if not chunk["ns"] and node_name == "model_request":                        for msg in data.get("messages", []):                            for tc in getattr(msg, "tool_calls", []):                                if tc.get("name") == "task":                                    sub_id = tc.get("id", "")                                    sub_type = tc.get("args", {}).get("subagent_type", "unknown")                                    active_subagents[sub_id] = {                                        "type": sub_type,                                        "description": tc.get("args", {}).get("description", "")[:50],                                        "status": "pending"                                    }                                    print(f"\n[lifecycle] PENDING → 子智能体 '{sub_type}'")

结果:

整个流程,主智能体自动帮你搞定:用户提问,主智能体判断该分给哪个专家,然后调用子智能体,子智能体自己处理,中间过程全在自己的上下文里,处理完了把结果返回给主智能体,主智能体再把结果整合了返回给用户。

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作者简介:

读研期间发表6篇SCI数据算法相关论文,目前在某研究院从事数据算法相关研究工作,结合自身科研实践经历不定期持续分享关于Python、数据分析、特征工程、机器学习、深度学习、人工智能系列基础知识与案例。

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