发布时间：2025 年 03 月 26 日
Agent应用
提出了一个基于知识的多智能体架构设计（MAAD）框架。该框架通过模拟传统架构设计中的人类角色，借助智能体实现设计流程的自动化。MAAD 整合了来自现有系统设计、权威文献和架构专家的三方知识，以增强智能体的能力。我们的目标是通过 MAAD 框架推动应用程序级系统开发的全面自动化。
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一、为什么需要 MAAD 技术？
1.1 传统软件架构设计的痛点
软件架构设计是软件开发中的关键步骤，它决定了系统的可扩展性、可维护性以及是否能够满足业务需求。然而，传统的架构设计方法 高度依赖人工经验和手动操作，导致设计过程成本高、耗时长且结果不一致 。例如，设计一个在线书店的架构，可能需要架构师花费数周时间分析需求、选择技术栈、绘制 UML 图（如类图、序列图等），并进行反复验证和修改。这种手动方式不仅效率低下，还容易因为人为因素导致设计质量参差不齐。
随着大语言模型（LLM, Large Language Model）在软件工程领域的成功应用，自动化架构设计成为可能。然而，目前的研究主要集中在代码生成等单一任务上，而多智能体系统（Multi-Agent System）在架构设计中的应用仍未被充分探索。多智能体系统通过多个 AI 智能体的协作，可以模拟人类团队的分工合作，从而提升设计效率和质量。
1.2 MAAD 的诞生背景
为了解决传统架构设计的痛点，MAAD（Multi-Agent Architecture Design）框架应运而生。MAAD 通过模拟人类角色，将软件架构设计过程全自动化。具体来说，MAAD 从三个关键来源提取知识：1）现有系统设计，2）权威文献，3）架构专家。这些知识被赋能给多个 AI 智能体，使它们能够协作完成架构设计任务。
以在线书店为例，MAAD 框架中的四个智能体（Analyst、Modeler、Designer、Evaluator）分别负责需求分析、架构建模、详细设计和评估验证。Analyst 智能体首先分析输入的需求规格说明书（SRS），提取出影响架构设计的关键需求；Modeler 智能体根据这些需求制定高层架构决策；Designer 智能体生成详细的 UML 图；Evaluator 智能体则验证设计是否符合需求。通过这种分工协作，MAAD 能够显著提升设计效率，并确保设计结果的一致性。
MAAD 的诞生不仅填补了多智能体系统在架构设计领域的空白，还为全自动化应用级系统开发提供了新的思路。通过模拟人类团队的分工合作，MAAD 有望成为未来软件架构设计的核心工具。
2 MAAD 技术解析：4 大 AI 智能体如何协作？
2.1 四大智能体的核心职责
MAAD 框架由四个关键智能体组成：分析师（Analyst）、建模师（Modeler）、设计师（Designer）和评估师（Evaluator）。每个智能体负责不同的任务，共同完成架构设计。
- • 分析师 ：解析软件需求规格（SRS, Software Requirements Specification），提取并分类影响架构的需求。分析师需要理解 SRS，过滤出对架构设计有重大影响的需求（ASRs），并分类功能性和非功能性需求。此外，分析师还需识别 SRS 中的潜在风险，如模糊的功能描述或冲突的质量属性，并与利益相关者沟通以完善 SRS。
- • 建模师 ：基于分析师的结果，制定高层架构决策，并定义系统领域和优先质量属性。建模师需要选择合适的技术栈、架构风格和模式，并构建系统的逻辑视图和物理部署视图。
- • 设计师 ：将概念视图细化为具体设计，生成 UML 图（如类图、序列图和部署图）。设计师负责定义模块的职责和边界，设计接口规范，并优化资源分配。
- • 评估师 ：验证设计是否符合 SRS，发现问题并协调其他智能体进行修正。评估师通过分析架构输出与 SRS 的匹配度，识别不匹配的根源，并提供改进建议。
2.2 智能体协作流程
以在线书店开发为例，MAAD 的协作流程如下：
分析师 解析 SRS，提取关键需求，并识别潜在风险。
建模师 基于分析师的结果，制定高层架构决策，定义系统领域和质量属性。
设计师 将建模师的逻辑视图细化为具体设计，生成 UML 图。
评估师 验证设计是否符合 SRS，发现问题后反馈给相关智能体，直至设计符合要求。
这种协作流程确保了架构设计的高效性和一致性，减少了人为错误和重复劳动。
2.3 知识赋能智能体
MAAD 通过从现有项目、权威文献和专家经验中提取知识，赋能每个智能体：
- • 现有项目 ：通过架构恢复工具和静态分析工具，提取设计模式和性能指标。这些知识帮助分析师识别关键需求，建模师选择合适的技术栈，设计师优化模块设计，评估师验证架构与需求的匹配度。
- • 权威文献 ：利用 NLP 技术解析教科书和行业标准，提取架构原则和风险缓解框架。这些知识为分析师提供了需求分类和风险识别的框架，建模师和设计师则可以利用这些原则优化架构设计。
- • 专家经验 ：通过访谈和研讨会，获取实践中的最佳建议和领域特定知识。专家经验为评估师提供了更深入的评估标准，帮助识别和解决复杂的设计问题。
通过整合这些知识，MAAD 框架不仅提高了架构设计的自动化水平，还确保了设计的质量和可靠性。
- • 论文原文: https://arxiv.org/abs/2503.20536
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