docs: add evaluation framework to Alaya design

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@ -1087,7 +1087,625 @@ alaya introspect
--- ---
## 7. 技术细节与风险 ## 7. 评估框架
### 7.1 评估哲学
Alaya 的评估体系与传统信息检索(IR)或 RAG 系统有本质区别:
**传统 IR/RAG 评估**:
- 有标准答案(ground truth)
- 衡量 Precision / Recall / F1
- 目标:找到"正确"的文档
**Alaya 评估**:
- 无标准答案(记忆是涌现的)
- 衡量"记忆对 agent 行为的改善程度"
- 目标:让 agent 因为"记住了"而做出更好的决策
**类比认知心理学**:
- 不是测"能背多少知识点"(死记硬背)
- 而是测"记忆是否帮助做出更好决策"(活学活用)
**佛学视角**:
- 最终衡量标准是"**因为记住了,少受了多少苦**"
- 苦 = 重复犯错、低效决策、遗忘重要上下文
- 评估的是记忆系统对"减少痛苦"的贡献
### 7.2 三层评估指标
#### L1 唤醒质量(能不能找到)
衡量向量检索和冷热分层的效果:
| 指标 | 定义 | 目标值 |
|------|------|--------|
| **Recall@K** | 相关卡片是否出现在 top K | R@5 > 0.8 |
| **Latency** | 查询响应时间 | p95 < 100ms |
| **Temperature Accuracy** | 高频卡片是否在 HOT tier | > 0.9 |
| **HOT Tier Hit Rate** | 查询命中 HOT tier 的比例 | > 0.85 |
**计算方法**:
```python
# Recall@K: 相关卡片在 top K 的比例
relevant_in_top_k = len(set(relevant_cards) & set(top_k_results))
recall_at_k = relevant_in_top_k / len(relevant_cards)
# Temperature Accuracy: 高频卡片在 HOT tier 的比例
high_freq_cards = [c for c in cards if c.access_count > 10]
in_hot = [c for c in high_freq_cards if c.tier == 'HOT']
temp_accuracy = len(in_hot) / len(high_freq_cards)
```
#### L2 联想质量(路走对了没有)
衡量知识图谱的质量和图遍历的有效性:
| 指标 | 定义 | 目标值 |
|------|------|--------|
| **Graph Gain** | 图遍历比纯向量多找到的增量 | > 1.3 |
| **Relation Precision** | 指定关系返回的结果是否真满足该关系 | > 0.85 |
| **Navigation Efficiency** | Agent 平均几轮 recall 到达目标 | < 2.5 |
| **Relation Embedding Quality** | 关系聚类的 silhouette score | > 0.6 |
**Graph Gain 计算**:
```python
# 对比同一查询的两种策略
recall_vector_only = alaya.recall(query, graph_expand=False)
recall_with_graph = alaya.recall(query, graph_expand=True)
# 增量比例
graph_gain = len(recall_with_graph.results) / len(recall_vector_only.results)
# 期望: graph_gain > 1.3 (图遍历能多找到 30%+ 相关卡片)
```
**Relation Precision**:
```python
# 对于指定关系的查询
results = alaya.recall(concepts=["A"], relations=["CAUSED_BY"])
# 人工/LLM 判断返回的卡片是否真的满足 CAUSED_BY 关系
correct = sum(1 for r in results if judge(r, "CAUSED_BY"))
relation_precision = correct / len(results)
```
**Navigation Efficiency**:
- Agent 从查询到找到满意结果的 recall 调用次数
- 优秀: 1-2 轮(直接命中或 1 次扩展)
- 可接受: 2-3 轮
- 差: > 3 轮(说明图结构或启发式距离有问题)
**Relation Embedding Quality**:
```python
from sklearn.metrics import silhouette_score
from sklearn.cluster import KMeans
# 对关系 embeddings 做聚类
relation_vecs = [r.vector for r in relation_embeddings]
labels = KMeans(n_clusters=10).fit_predict(relation_vecs)
# Silhouette score: -1 到 1, 越高越好
score = silhouette_score(relation_vecs, labels)
# 目标: > 0.6 (说明关系类型区分度高)
```
#### L3 行为改善(用了之后 agent 变好了没有)
终极指标:记忆是否真的改善了 agent 的行为?
| 指标 | 定义 | 目标值 |
|------|------|--------|
| **Error Avoidance** | 同样的坑是否不再踩(A/B 对比) | 减少 > 50% |
| **Decision Quality** | LLM-as-judge 评分 | 提升 > 0.2 |
| **Context Efficiency** | Token 消耗和工具调用次数 | 减少 > 30% |
| **Forgetting Quality** | 遗忘后悔率(被遗忘后又需要的比例) | < 0.1 |
**Error Avoidance(A/B 测试)**:
```python
# 对比两组 agent:
# Group A: 有 Alaya 记忆
# Group B: 无 Alaya(或清空记忆)
# 同一批任务(如部署、配置变更)
tasks = load_test_tasks()
errors_with_memory = run_tasks(tasks, agent_with_alaya)
errors_without_memory = run_tasks(tasks, agent_baseline)
error_reduction = 1 - (errors_with_memory / errors_without_memory)
# 目标: > 0.5 (减少 50% 重复错误)
```
**Decision Quality(LLM-as-judge)**:
```python
# 对同一问题,对比有/无记忆时的回答
question = "如何避免 Docker 部署时的端口冲突?"
answer_with_memory = agent_with_alaya.answer(question)
answer_without_memory = agent_baseline.answer(question)
# LLM judge 评分(1-5)
score_with = llm_judge(question, answer_with_memory)
score_without = llm_judge(question, answer_without_memory)
quality_gain = score_with - score_without
# 目标: > 0.2 (评分提升 > 0.2 分)
```
**Context Efficiency**:
```python
# 完成同一任务的资源消耗
task = "部署新版本并验证"
metrics_with = {
'tokens': agent_with_alaya.execute(task).token_count,
'tool_calls': agent_with_alaya.execute(task).tool_call_count,
'time': agent_with_alaya.execute(task).duration_ms
}
metrics_without = {
'tokens': agent_baseline.execute(task).token_count,
'tool_calls': agent_baseline.execute(task).tool_call_count,
'time': agent_baseline.execute(task).duration_ms
}
efficiency_gain = {
'tokens': 1 - (metrics_with['tokens'] / metrics_without['tokens']),
'tool_calls': 1 - (metrics_with['tool_calls'] / metrics_without['tool_calls'])
}
# 目标: tokens 减少 > 30%, tool_calls 减少 > 30%
```
**Forgetting Quality(遗忘后悔率)**:
```python
# 被遗忘的卡片(从 COLD 删除)
forgotten_cards = get_deleted_cards_in_last_month()
# 遗忘后又被需要的(recall 时搜不到,但应该有)
regretted = []
for card in forgotten_cards:
# 模拟:如果没删除,会不会被召回?
if would_have_been_recalled(card):
regretted.append(card)
regret_rate = len(regretted) / len(forgotten_cards)
# 目标: < 0.1 (90% 的遗忘决策是正确的)
```
### 7.3 评估数据集生成
#### 核心思路:用长篇小说生成 eval 数据集
**为什么小说比真实 session logs 更适合**:
| 维度 | Session Logs | 小说文本 |
|------|-------------|---------|
| Ground Truth | ❌ 难以定义"正确答案" | ✅ 原文就是答案 |
| 关系丰富度 | ⚠️ 取决于实际对话 | ✅ 因果、时序、矛盾天然存在 |
| 规模可控 | ❌ 需积累大量真实数据 | ✅ 选择章节数量即可 |
| 可复现性 | ❌ 每次对话不同 | ✅ 固定文本,结果稳定 |
| 隐私问题 | ⚠️ 可能包含敏感信息 | ✅ 公开文本,无隐私风险 |
#### 数据集生成流程
```
┌─────────────────────────────────────────────────┐
│ 1. 章节切分 → 模拟 Sessions │
│ - 每章 = 一个 session │
│ - 保留章节标题和内容 │
└─────────────┬───────────────────────────────────┘
┌─────────────────────────────────────────────────┐
│ 2. Alaya Ingest + Distill │
│ - alaya ingest chapter-01.json │
│ - alaya distill --session chapter-01 │
│ - 生成 Cards + Links │
└─────────────┬───────────────────────────────────┘
┌─────────────────────────────────────────────────┐
│ 3. AI 生成 QA 对(按规则) │
│ - 基于 Cards 和原文生成查询 │
│ - 标注期望召回的卡片 ID │
└─────────────┬───────────────────────────────────┘
┌─────────────────────────────────────────────────┐
│ 4. 输出数据集 │
│ novel-santi.json │
└─────────────────────────────────────────────────┘
```
#### QA 类型(6 种)
| 类型 | 描述 | 示例 | 难度 |
|------|------|------|------|
| **CONCEPT_RECALL** | 给定关键词,期望召回哪些片段 | "三体游戏" → 相关卡片 | Easy |
| **CAUSAL_TRACE** | 给定事件,沿因果链追溯 | "叶文洁发射信号" → "为什么她这么做?" | Medium |
| **SIMILAR_FIND** | 给定模式,联想相似模式 | "科学家自杀" → 其他类似事件 | Medium |
| **TEMPORAL_ORDER** | 验证时序关系 | "事件 A 在事件 B 之前发生吗?" | Easy |
| **CONTRADICTION** | 找矛盾观点 | "汪淼对三体的态度变化" | Hard |
| **NAVIGATION** | 从节点 A 到节点 B 的路径 | 从"红岸基地"导航到"三体文明" | Hard |
#### QA 生成 Prompt 设计
**System Prompt**:
```
你是一个评估数据集生成专家,负责从小说文本和 Alaya 生成的知识卡片中创建测试 QA 对。
输入:
1. 原始小说章节文本
2. Alaya distill 生成的 Cards(包含 ID、标题、内容、关系)
任务:
为以下 6 种查询类型各生成 5-10 个 QA 对:
- CONCEPT_RECALL: 关键词召回
- CAUSAL_TRACE: 因果追溯
- SIMILAR_FIND: 相似联想
- TEMPORAL_ORDER: 时序验证
- CONTRADICTION: 矛盾发现
- NAVIGATION: 路径导航
输出格式(JSON):
{
"qa_pairs": [
{
"type": "CONCEPT_RECALL",
"query": "三体游戏",
"expected_cards": ["card-abc", "card-def"],
"difficulty": "easy",
"explanation": "为什么这些卡片应该被召回"
},
{
"type": "CAUSAL_TRACE",
"query": "叶文洁为什么发射信号?",
"expected_cards": ["card-xyz"],
"expected_relations": ["CAUSED_BY"],
"difficulty": "medium",
"explanation": "需要沿因果链追溯"
},
...
]
}
要求:
1. 查询应自然(像真实 agent 会问的)
2. 难度分布:Easy 40%, Medium 40%, Hard 20%
3. 每个 QA 对必须可验证(有明确的期望结果)
4. 避免过于简单的查询(如直接复制卡片标题)
```
**User Prompt**:
```
章节: 《三体》第一部 - 第 1-5 章
=== 原文摘要 ===
{chapter_summary}
=== Alaya Cards(已提炼)===
{cards_json}
=== 任务 ===
为这 5 章生成 30-50 个 QA 对,覆盖所有 6 种类型。
```
**输出示例**:
```json
{
"qa_pairs": [
{
"type": "CONCEPT_RECALL",
"query": "红岸基地的用途",
"expected_cards": ["card-001", "card-003"],
"difficulty": "easy",
"explanation": "两张卡片分别描述了红岸基地的表面用途和真实用途"
},
{
"type": "CAUSAL_TRACE",
"query": "叶文洁失去对人类信心的原因",
"expected_cards": ["card-007", "card-012"],
"expected_relations": ["CAUSED_BY"],
"difficulty": "medium",
"explanation": "需要追溯到文革经历 → 父亲被害 → 对人性失望"
},
{
"type": "NAVIGATION",
"query": "从'红岸基地'导航到'三体文明接收信号'",
"expected_path": ["card-001", "card-005", "card-009"],
"difficulty": "hard",
"explanation": "需要经过:红岸基地 → 叶文洁发射 → 信号被接收"
}
]
}
```
#### 难度分级
| 难度 | 定义 | 示例 | 占比 |
|------|------|------|------|
| **Easy** | 单概念召回,无需图遍历 | "三体游戏" → 相关卡片 | 40% |
| **Medium** | 跨关系查询,需要图遍历(1-2 hop) | 因果追溯、相似联想 | 40% |
| **Hard** | 多轮导航,需要 agent 自主探索(2+ hop) | 复杂路径、矛盾发现 | 20% |
#### 推荐素材
| 小说 | 优势 | 适合测什么 | 预期规模 |
|------|------|-----------|---------|
| **《三体》第一部** | 因果链长、矛盾多、科幻设定复杂 | 因果追溯、矛盾发现、时序关系 | 200-300 QA |
| **《红楼梦》** | 人物关系网络复杂、场景丰富 | 关系网络、相似联想、社交图谱 | 300-400 QA |
| **技术文档** | 接近真实 agent 使用场景 | 依赖分析、概念召回、API 查询 | 100-150 QA |
**MVP 选择**:
- 《三体》第一部(前 15 章,约 15 万字)
- 生成 200-300 QA 对
- 覆盖所有 6 种类型
- 难度分布: Easy 40% / Medium 40% / Hard 20%
### 7.4 eval CLI 命令
#### 命令格式
```bash
alaya eval --dataset novel-santi.json --report [--output eval-report.json]
```
**参数**:
- `--dataset`: QA 数据集文件(JSON 格式)
- `--report`: 生成详细报告
- `--output`: 输出文件路径(默认:`~/.alaya/eval/report-{timestamp}.json`
#### 执行流程
```
1. 加载数据集(qa_pairs)
2. 对每个 QA 对:
- 执行 recall(记录 latency)
- 检查 expected_cards 是否在结果中(计算 Recall@K
- 对于 CAUSAL_TRACE/NAVIGATION,验证关系路径
- 记录 HOT/WARM/COLD tier 命中情况
3. 汇总统计:
- L1 指标(Recall@K, Latency, Tier Hit Rate)
- L2 指标(Graph Gain, Relation Precision, Navigation Efficiency)
- 按难度/类型分组统计
4. 生成报告(JSON + 终端输出)
```
#### 输出示例
**终端输出**:
```
🧪 Evaluating Alaya with dataset: novel-santi.json
Total QA pairs: 247
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
L1 唤醒质量
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
Recall@5: 0.847 ✓ (target: >0.8)
Recall@10: 0.921
Latency (p50): 67ms ✓ (target: <100ms)
Latency (p95): 142ms ✗ (target: <100ms)
Temp Accuracy: 0.912 ✓ (target: >0.9)
HOT Tier Hit Rate: 0.878 ✓ (target: >0.85)
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
L2 联想质量
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
Graph Gain: 1.42 ✓ (target: >1.3)
Relation Precision:
CAUSED_BY: 0.89 ✓
DEPENDS_ON: 0.82 ✗ (target: >0.85)
SIMILAR_TO: 0.91 ✓
Overall: 0.87 ✓
Navigation Efficiency:
Avg rounds: 2.1 ✓ (target: <2.5)
Success rate: 0.84 (84% 找到目标)
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
按查询类型分解
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
CONCEPT_RECALL (98 pairs): R@5=0.93, Latency=58ms
CAUSAL_TRACE (52 pairs): R@5=0.81, Graph Gain=1.52
SIMILAR_FIND (45 pairs): R@5=0.79, Graph Gain=1.38
TEMPORAL_ORDER (21 pairs): R@5=0.91, Relation Prec=0.88
CONTRADICTION (18 pairs): R@5=0.72, Nav Rounds=2.8
NAVIGATION (13 pairs): Success=0.77, Nav Rounds=3.1
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
按难度分解
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
Easy (99 pairs): R@5=0.94, Latency=61ms
Medium (98 pairs): R@5=0.83, Latency=72ms, Graph Gain=1.45
Hard (50 pairs): R@5=0.76, Nav Rounds=3.0
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
问题卡片(R@5 < 0.6
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
[NAVIGATION] "从'科学边界'到'三体入侵决策'"
→ R@5=0.4, 期望路径未找到
→ 建议:增强 TEMPORAL_NEXT 关系
[CONTRADICTION] "汪淼对三体态度的矛盾"
→ R@5=0.5, 遗漏关键卡片 card-087
→ 建议:检查 embedding 质量
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
总结
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
Overall Score: 0.847 / 1.0 (B+)
Passed: 8 / 11 metrics
Top Issues:
1. Latency p95 超标 (142ms > 100ms) → 优化 WARM tier 加载
2. DEPENDS_ON 关系精度偏低 (0.82) → review distill prompt
3. Hard 难度 Navigation 成功率低 (0.76) → 改进启发式距离
Next Steps:
- 优化 WARM tier 索引(目标 p95 < 100ms
- 增强 distill 对 DEPENDS_ON 关系的识别
- 考虑引入 A* 搜索优化导航路径
Report saved to: ~/.alaya/eval/report-20260331-082900.json
```
**JSON 报告结构**:
```json
{
"meta": {
"dataset": "novel-santi.json",
"total_qa": 247,
"timestamp": 1743403740000,
"alaya_version": "1.0.0"
},
"l1_metrics": {
"recall_at_5": 0.847,
"recall_at_10": 0.921,
"latency_p50": 67,
"latency_p95": 142,
"temp_accuracy": 0.912,
"hot_tier_hit_rate": 0.878
},
"l2_metrics": {
"graph_gain": 1.42,
"relation_precision": {
"CAUSED_BY": 0.89,
"DEPENDS_ON": 0.82,
"SIMILAR_TO": 0.91,
"overall": 0.87
},
"navigation_efficiency": {
"avg_rounds": 2.1,
"success_rate": 0.84
}
},
"by_type": { ... },
"by_difficulty": { ... },
"failed_cases": [ ... ],
"recommendations": [ ... ]
}
```
### 7.5 自动化数据采集
**设计理念**: 大部分评估指标不需要额外标注,从 agent 自然使用行为中自动采集。
#### 自动采集指标
| 指标 | 采集方式 | 数据来源 |
|------|---------|---------|
| **Recall@K** | 每次 recall 记录 query + results + ranking | `alaya recall` 调用日志 |
| **Latency** | 记录每次 recall 的响应时间 | `alaya recall` 内部计时 |
| **HOT Tier Hit Rate** | 统计结果中 HOT/WARM/COLD 分布 | L1 embedding 表的 tier 字段 |
| **Graph Gain** | 对比有/无 graph_expand 的结果差异 | A/B 采样(10% 关闭图遍历) |
| **Navigation Efficiency** | 记录 agent 完成任务的 recall 轮数 | Session 日志分析 |
| **Error Avoidance** | 检测相同错误模式是否重复出现 | 对比历史 session 的错误类型 |
| **Context Efficiency** | 记录每次任务的 token 消耗和工具调用 | Session metadata |
#### 采集实现
**在 recall 时自动记录**:
```typescript
// alaya/src/core/recall.ts
export async function recall(query: RecallQuery): Promise<RecallResult> {
const start = Date.now();
// 执行检索
const results = await performRecall(query);
// 记录日志
await logRecallEvent({
timestamp: Date.now(),
query,
results: results.map(r => r.card_id),
latency: Date.now() - start,
tier_distribution: {
hot: results.filter(r => r.tier === 'HOT').length,
warm: results.filter(r => r.tier === 'WARM').length,
cold: results.filter(r => r.tier === 'COLD').length,
},
graph_expanded: query.graph_expand ?? true
});
return results;
}
```
**定期生成无标注 eval 报告**:
```bash
# 每周自动运行
alaya eval --auto-generated --days 7 --report
# 基于过去 7 天的真实 recall 日志生成评估报告
# 不需要 ground truth,只看趋势变化
```
**输出示例**:
```
📊 Auto-Generated Eval Report (2026-03-24 to 2026-03-31)
Recall Performance Trend:
Latency p95: 138ms → 142ms ⚠️ (+2.9%, 可能需要优化)
HOT Hit Rate: 0.891 → 0.878 ⚠️ (-1.5%, 检查温度计算)
Graph Usage:
Graph Gain: 1.38 → 1.42 ✓ (图谱质量提升)
Avg Expand: 1.2 hops (稳定)
Agent Behavior:
Avg Recall/Session: 2.3 → 2.1 ✓ (效率提升)
Repeat Errors: 12 → 8 ✓ (减少 33%)
Top Missed Queries (没找到期望结果的):
1. "Docker volume 挂载权限问题" (5 次失败)
2. "Nginx 反向代理 WebSocket" (3 次失败)
→ 建议:检查是否缺少相关卡片
```
#### 唯一需要人工标注的:Ground Truth 基准集
对于新部署或定期校准,需要少量人工标注的基准集(~50-100 QA 对):
**半自动化流程**:
```
1. 从真实 recall 日志中采样高频查询(top 100)
2. LLM-as-judge 自动标注期望结果
3. 人工 review 10-20% 的标注结果
4. 生成 ground-truth.json(作为定期校准基准)
```
**LLM-as-judge Prompt**:
```
给定查询和 Alaya 返回的 top 10 结果,判断哪些卡片是相关的。
查询: "Gateway 重启前如何通知用户?"
返回结果:
1. card-abc: "Telegram 消息通知机制"
2. card-def: "Gateway plugins.allow 配置"
3. card-ghi: "服务零停机部署模式"
...
任务: 判断每个卡片的相关性(relevant / partially_relevant / not_relevant)
输出格式:
{
"relevant": ["card-abc", "card-ghi"],
"partially_relevant": ["card-def"],
"not_relevant": [...]
}
```
**人工校准**:
- 每月 review 20 个 LLM 标注结果
- 发现错误 → 更新 judge prompt → 重新标注
- 逐步提升自动标注质量
---
## 8. 技术细节与风险
### 7.1 LLM 调用成本控制 ### 7.1 LLM 调用成本控制
@ -1128,7 +1746,7 @@ alaya introspect
--- ---
## 8. 配置参考 ## 9. 配置参考
### 8.1 完整配置文件 ### 8.1 完整配置文件
@ -1189,7 +1807,7 @@ alaya introspect
--- ---
## 9. 总结 ## 10. 总结
Alaya 通过三层架构(L3 沉淀 → L2 联想 → L1 唤醒),将 AI Agent 的"业"(raw logs)转化为"识"(可复用的知识网络)。 Alaya 通过三层架构(L3 沉淀 → L2 联想 → L1 唤醒),将 AI Agent 的"业"(raw logs)转化为"识"(可复用的知识网络)。