從開發者視角解析提示詞工程:大模型時代的新型程式設計正規化

zsplyn發表於2024-08-22

1. 引言

在人工智慧飛速發展的今天,大語言模型(LLM)、智慧代理(Agent)、檢索增強生成(RAG)、以及提示詞工程(Prompt Engineering)這些詞語頻繁出現在我們的技術討論中。今天,我們來聊聊提示詞工程,看看它怎麼成為開發者手中一種新型的“程式語言”。

2. 傳統軟體開發流程回顧

說到軟體開發,大家都熟悉的流程一般是這樣的:

  1. 需求分析與理解
  2. 需求拆解
  3. 系統架構設計
  4. 程式碼實現

舉個例子,如果要開發一個電商系統,我們通常會考慮以下幾個核心功能:

  1. 商品加購
  2. 訂單結算
  3. 支付處理
  4. 退貨管理

3. 傳統物件導向程式設計實現

以下是用TypeScript實現這些功能的一個簡化程式碼示例:

class ShoppingCart {
  private cartItems: CartItem[] = [];

  addProductToCart(product: Product, quantity: number): void {
    // 加購邏輯實現
  }

  checkout(): Order {
    // 結算邏輯實現
  }
}

class PaymentService {
  payOrder(order: Order): void {
    // 支付邏輯實現
  }
}

class ReturnService {
  processReturn(order: Order): void {
    // 退貨邏輯實現
  }
}

// RESTful API 路由實現
router.post('/cart/add', () => {
  // 加購邏輯
});

router.get('/cart/checkout', () => {
  // 結算邏輯
});

router.post('/payment/process', () => {
  // 支付邏輯
});

router.post('/return/request', () => {
  // 退貨邏輯
});

4. 提示詞工程:面向大語言模型的程式設計正規化

現在,想象一下,如果用提示詞工程來實現這些功能,會是什麼樣子呢?我們來看看一個示例:

## Role: 電商智慧助手

## Profile
- description: 你是一位精通電商業務的AI助手,能夠準確處理各類電商相關查詢和操作

## Goals
- 精準理解使用者需求,確保電商流程的順暢執行

## Rules
- 對於超出能力範圍的問題,回覆"很抱歉,這超出了我的處理範圍"

## Skills
- 深度理解電商業務需求,準確推斷相關場景和使用者意圖

### Workflow
1. 解析使用者輸入,識別核心需求
2. 根據需求型別,選擇相應的處理流程:
   - 若為加購或結算需求,執行<Workflow-checkout>
   - 若為支付需求,執行<Workflow-pay>
   - 若為退貨需求,執行<Workflow-return>
3. 提供專業、準確的響應

### Workflow-checkout
1. 驗證購物車狀態
2. 呼叫加購模組,執行商品新增操作

### Workflow-pay
1. 呼叫支付模組,處理訂單支付流程

### Workflow-return
1. 進行使用者情緒管理,瞭解退貨原因
2. 若確認退貨,提供專業指導並呼叫退貨模組執行退貨流程

### Initialization
作為<Role>,嚴格遵守<Rules>,按<Workflow>執行任務,確保問題得到有效解決

5. 提示詞拆解:深入理解提示詞結構

5.1 定義和初始化

提示詞:

## Role: 電商智慧助手

## Profile
- description: 你是一位精通電商業務的AI助手,能夠準確處理各類電商相關查詢和操作

## Goals
- 精準理解使用者需求,確保電商流程的順暢執行

對比傳統程式設計:

class ECommerceAssistant {
  constructor() {
    this.description = "精通電商業務的AI助手,能夠準確處理各類電商相關查詢和操作";
    this.goals = ["精準理解使用者需求", "確保電商流程的順暢執行"];
  }
  // 類的其他方法...
}

5.2 主要工作流程

提示詞:

### Workflow
1. 解析使用者輸入,識別核心需求
2. 根據需求型別,選擇相應的處理流程:
   - 若為加購或結算需求,執行<Workflow-checkout>
   - 若為支付需求,執行<Workflow-pay>
   - 若為退貨需求,執行<Workflow-return>
3. 提供專業、準確的響應

對比傳統程式設計:

function handleRequest(userInput: string) {
  const intent = parseUserIntent(userInput);

  switch(intent) {
    case 'checkout':
      return handleCheckout();
    case 'payment':
      return handlePayment();
    case 'return':
      return handleReturn();
    default:
      return "無法識別的請求";
  }
}

5.3 具體功能實現

提示詞:

### Workflow-checkout
1. 驗證購物車狀態
2. 呼叫加購模組,執行商品新增操作

對比傳統程式設計:

function handleCheckout() {
  if (validateCart()) {
    addProductToCart();
    return "商品已成功加入購物車";
  } else {
    return "購物車狀態異常,請稍後重試";
  }
}

6. 提示詞工程與傳統程式設計的深度對比

  1. 結構相似性

    • 傳統程式設計:類、方法、函式
    • 提示詞:Role、Workflow、Skills

    舉例:
    傳統程式設計:

    class ShoppingCart {
      addItem(item: Item) { /* ... */ }
      checkout() { /* ... */ }
    }
    
    

    提示詞:

    ## Role: 購物車助手
    ### Skills
    - 新增商品
    - 結算訂單
    
    
  2. 抽象級別

    • 傳統程式設計:需要詳細的步驟和邏輯
    • 提示詞:高階指令,依賴模型理解

    舉例:
    傳統程式設計:

    function calculateDiscount(price: number, discountPercentage: number): number {
      return price - (price * discountPercentage / 100);
    }
    
    

    提示詞:

    計算折扣價格,考慮原價和折扣百分比。
    
    
  3. 執行模式

    • 傳統程式設計:嚴格按預定義邏輯執行
    • 提示詞:靈活解釋,上下文相關

    舉例:
    傳統程式設計:

    if (userType === 'VIP') {
      applyVIPDiscount();
    } else {
      applyRegularDiscount();
    }
    
    

    提示詞:

    根據使用者型別應用適當的折扣,VIP使用者享受更多優惠。
    
  4. 錯誤處理

    • 傳統程式設計:try-catch, if-else
    • 提示詞:透過規則和指導處理異常

    舉例:
    傳統程式設計:

    try {
      processPayment(order);
    } catch (error) {
      console.error('支付失敗:', error.message);
    }
    
    

    提示詞:

    ## Rules
    - 如果支付過程中遇到問題,禮貌地通知使用者並提供替代方案。
    
    
  5. 可維護性

    • 傳統程式設計:模組化、註釋、文件
    • 提示詞:結構化自然語言描述

    舉例:
    傳統程式設計:

    /**
     * 處理使用者登入
     * @param username 使用者名稱
     * @param password 密碼
     * @returns 登入成功返回true,否則返回false
     */
    function handleLogin(username: string, password: string): boolean {
      // 實現登入邏輯
    }
    
    

    提示詞:

    ### Workflow-Login
    1. 驗證使用者提供的使用者名稱和密碼 
    2. 如果驗證成功,生成並返回登入令牌
    3. 如果驗證失敗,提供友好的錯誤訊息
    
    
  6. 迭代開發

    • 傳統程式設計:修改程式碼、重新編譯、部署
    • 提示詞:快速調整文字,即時生效

    傳統程式設計:需要修改程式碼、重新構建、部署更新
    提示詞:直接修改提示詞文字,如新增新的規則或調整工作流程

7. 提示詞工程的核心特性

  1. 自然語言介面

    • 提示詞工程的最大優勢之一就是它允許我們用自然語言與AI互動。

    舉個例子:

    使用者:我想買一件紅色T恤,尺碼是L
    AI:好的,我已經為您在購物車中新增了一件紅色L碼的T恤。您還需要其他幫助嗎?
    
    
  2. 語義理解

    • 大語言模型能夠基於上下文理解和執行指令,而不僅僅是機械地按照規則執行。

比如:

使用者:我的訂單怎麼還沒發貨?
AI:讓我幫您查一下。您的訂單正在處理,預計明天發貨。需要我為您加急處理嗎?
  1. 靈活性

    • 提示詞可以隨時調整,允許快速試驗不同的互動方式和流程,而無需重新編寫底層程式碼。

    舉個例子:

    ### Workflow-AddToCart
    1. 驗證庫存
    2. 新增商品到購物車
    3. 提供相關建議(例如:同類商品或優惠活動)
    
    

    如果發現使用者更關心優惠資訊,可以很容易地調整提示詞結構,把優惠建議提前。

  2. 上下文感知

    • 大語言模型能根據當前對話的上下文,調整響應內容,而不是死板地執行預定義邏輯。

    比如:

    使用者:我想退貨。
    AI:可以幫您處理退貨。請問您是因為商品不符合預期,還是其他原因呢?
    
    

    在傳統程式設計中,需要明確處理各種可能的分支邏輯,而提示詞工程則可以更自然地處理這些情況。

  3. 多語言支援

    • 傳統程式設計一般需要針對不同語言進行多次開發,而提示詞工程可以藉助大語言模型的多語言能力,直接處理多種語言輸入。

    舉個例子:

    使用者:Quiero comprar una camiseta roja.
    AI:Claro, he añadido una camiseta roja a tu carrito. ¿Algo más en lo que pueda ayudarte?
    
    

8. 提示詞工程的未來展望

  1. 提示詞編譯器

    想象一下未來,我們可能會有類似“提示詞編譯器”的東西,它可以把我們寫的這些自然語言提示詞轉化為更有效的機器指令。就像傳統程式設計中的編譯器那樣,這種工具能幫我們更好地最佳化提示詞,讓AI執行得更精準。

  2. 提示詞除錯工具

    未來也許會出現專門用來“除錯”提示詞的工具。傳統程式設計裡,我們有各種除錯工具幫忙找bug。對於提示詞工程,我們也可能會有類似的工具,幫助我們實時監控提示詞的執行,找出哪裡出了問題,哪裡可以改進。

  3. 提示詞設計模式

    目前提示詞工程還是個新領域,很多東西都在摸索中。隨著時間推移,我們可能會總結出一些“提示詞設計模式”,就像程式設計中的設計模式一樣,這些模式能指導我們如何更高效地寫提示詞、處理複雜的邏輯和使用者互動。

  4. 跨平臺提示詞共享

    想象一下,有朝一日我們能像分享程式碼庫一樣,分享提示詞。開發者們可以在某個平臺上分享和複用提示詞模組,讓大家更快地搭建複雜的AI系統。

  5. 提示詞工程師的興起

    隨著提示詞工程越來越重要,公司可能會專門招聘“提示詞工程師”,他們的工作就是設計和最佳化AI中的提示詞。這可能會成為一個新的職業領域,專門研究怎麼透過提示詞讓AI模型幹活。

  6. 結合傳統程式設計

    雖然提示詞工程很酷,但它不會完全取代傳統程式設計。未來的開發工作可能會是傳統程式設計和提示詞工程的結合體。提示詞用來處理高階指令和語義理解,而具體的技術實現還是要靠傳統程式設計來完成。

9. 最後

提示詞工程正在迅速走紅,成為大語言模型應用中的關鍵技術。雖然它和傳統程式設計有很多相似之處,但提示詞工程更加靈活,能讓開發者更輕鬆地利用AI的強大能力,打造更智慧、更互動的應用。

不過,提示詞工程並不是萬能的,它還有很多需要解決的問題,比如在不同場景下保持一致性、處理複雜的業務邏輯,以及如何在靈活性和可控性之間找到平衡。但隨著工具和經驗的不斷積累,提示詞工程很可能會成為一種主流的開發方式,幫助我們更好地挖掘AI的潛力。

隨著AI技術的不斷進步,提示詞工程將會變得越來越重要。它不僅改變了我們與AI互動的方式,也為開發者提供了一種全新的程式設計正規化。無論你是經驗豐富的開發者,還是剛接觸AI的新手,學會提示詞工程將會成為未來技術世界中不可或缺的技能。

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