读论文2505.10468-AI Agents vs. Agentic AI: A Conceptual Taxonomy, Applications and Challenge
AI
Abstract
This study critically distinguishes between AI Agents and Agentic AI,
offering a structured conceptual taxonomy, application mapping, and challenge
analysis to clarify their divergent design philosophies and capabilities. We
begin by outlining the search strategy and foundational definitions,
characterizing AI Agents as modular systems driven by Large Language Models
(LLMs) and Large Image Models (LIMs) for narrow, task-specific automation.
Generative AI is positioned as a precursor, with AI Agents advancing through
tool integration, prompt engineering, and reasoning enhancements. In contrast,
Agentic AI systems represent a paradigmatic shift marked by multi-agent
collaboration, dynamic task decomposition, persistent memory, and orchestrated
autonomy. Through a sequential evaluation of architectural evolution,
operational mechanisms, interaction styles, and autonomy levels, we present a
comparative analysis across both paradigms. Application domains such as
customer support, scheduling, and data summarization are contrasted with
Agentic AI deployments in research automation, robotic coordination, and
medical decision support. We further examine unique challenges in each paradigm
including hallucination, brittleness, emergent behavior, and coordination
failure and propose targeted solutions such as ReAct loops, RAG, orchestration
layers, and causal modeling. This work aims to provide a definitive roadmap for
developing robust, scalable, and explainable AI agent and Agentic AI-driven
systems. >AI Agents, Agent-driven, Vision-Language-Models, Agentic AI Decision
Support System, Agentic-AI Applications
FAQ
论文试图解决什么问题?
这篇论文《AI Agents vs. Agentic AI: A Conceptual Taxonomy, Applications and Challenges》旨在解决以下几个核心问题:
1. 概念区分与分类框架的建立
- 问题:当前学术界和工业界对“AI Agents”和“Agentic AI”的术语使用存在混淆,缺乏明确的定义和分类标准。
- 解决:论文提出了一个系统的概念分类法(Conceptual Taxonomy),清晰区分了这两种范式:
- AI Agents:基于大型语言模型(LLMs)和工具增强的模块化系统,专注于特定任务的自动化(如客服、日程管理)。
- Agentic AI:多智能体协作系统,具有动态任务分解、持久记忆和协调自主性,适用于复杂目标(如研究自动化、机器人协调)。
2. 技术演进的梳理
- 问题:从生成式AI(如ChatGPT)到AI Agents再到Agentic AI的技术演进路径缺乏系统性总结。
- 解决:论文通过架构分析,揭示了技术发展的三个阶段:
- 生成式AI(被动响应,无自主性)。
- AI Agents(工具集成,有限自主性)。
- Agentic AI(多智能体协作,高级自主性)。
3. 应用场景的对比
- 问题:两种范式在实际应用中的差异和适用性未被充分探讨。
- 解决:论文对比了它们在多个领域的应用:
- AI Agents:客户支持、邮件过滤、数据摘要等单一任务场景。
- Agentic AI:医疗决策支持、多机器人协作等需多角色协作的复杂场景。
4. 挑战与解决方案的总结
- 问题:现有系统的局限性(如幻觉、因果推理缺失、协调失败)缺乏系统性分析。
- 解决:论文归纳了关键挑战,并提出了解决方案:
- AI Agents:检索增强生成(RAG)、工具调用(Function Calling)等。
- Agentic AI:多智能体编排(Orchestration)、因果建模(Causal Modeling)等。
5. 未来研究路线图
- 问题:领域内缺乏对技术发展方向的共识。
- 解决:论文提出了未来发展方向,例如:
- AI Agents需增强因果推理和持续学习能力。
- Agentic AI需关注伦理治理和领域专用系统设计。
总结
论文通过建立分类框架、分析技术演进、对比应用场景、总结挑战与解决方案,为研究者提供了清晰的学术地图,旨在推动更鲁棒、可扩展且可解释的智能系统设计。
这是否是一个新的问题?
根据提供的文献内容,您的问题“这是否是一个新的问题?”需要结合具体背景来判断。以下是基于文献的分析:
1. 文献的核心内容
- 该文献系统性地比较了AI Agents(基于LLM/LIM的任务特定自动化系统)和Agentic AI(多智能体协作的动态系统),并提出了概念分类、应用场景和挑战。研究强调了两者在架构、自主性、交互方式上的差异,并指出Agentic AI是AI Agents的演进范式。
2. “新问题”的判定
- 若问题针对“AI Agents与Agentic AI的区分”:
文献明确指出这是当前研究的热点(见图1的搜索趋势),且现有工作尚未充分形式化两者的差异(如第I节所述)。因此,系统性定义两者的分类和挑战是一个较新的研究方向。
- 若问题针对文献提出的具体挑战(如因果推理、多智能体协调等):
部分挑战(如LLM的幻觉、提示敏感性)已有研究,但文献将其扩展到多智能体场景(如错误级联、 emergent behavior),这属于对已知问题的深化或新场景的应用。
3. 文献的贡献
- 新分类法:首次提出AI Agents与Agentic AI的详细分类(表I-IX),涵盖功能、架构、交互等维度。
- 新挑战:如Agentic AI中的“协调瓶颈”(第V.2节)和“治理风险”(第V.2.7节)是伴随多智能体系统涌现的新问题。
- 解决方案的创新性:如“因果建模+模拟规划”(图13)针对Agentic AI的因果缺陷,属于前瞻性方法。
4. 结论
- 是新的问题:如果指“如何形式化区分并优化两类系统”,文献确认为新问题(第I节提到“缺乏清晰分类导致设计低效”)。
- 是已有问题的扩展:若指具体技术挑战(如幻觉),文献提供了新视角(如多智能体环境下的放大效应)。
建议
如需进一步验证,可对比文献引用的工作(如AutoGPT[30]、MetaGPT[143])是否已解决类似问题。文献的贡献在于整合零散研究并填补空白(如第VI节的未来路线图)。
这篇文章要验证一个什么科学假设?
这篇文章并没有明确提出或验证一个具体的科学假设,而是旨在系统地区分和比较两种人工智能范式(AI Agents与Agentic AI),并通过构建概念分类体系、分析应用场景和挑战,为未来智能系统设计提供指导。其核心目标可归纳为以下几点:
概念区分:
验证“AI Agents与Agentic AI在架构、自主性、协作机制和应用范围上存在本质差异”这一命题。例如,文章通过对比表(如Table I)说明AI Agents是任务特定的单主体系统,而Agentic AI是多主体协作的动态系统。
技术演进路径:
支持“从生成式AI到AI Agents再到Agentic AI的演进是能力层叠增强的过程”这一观点。例如,Figure 8展示了架构如何从基础模块(感知-推理-行动)扩展为包含持久记忆、多主体协调等高级组件。
应用与挑战的对应性:
论证“不同范式适用于不同复杂度的任务,且面临独特的挑战”。例如,AI Agents在客服自动化中的局限性(如幻觉问题)与Agentic AI在医疗决策中的协调风险(如错误级联)形成对比(Figure 12)。
解决方案的有效性:
隐含假设“特定技术(如RAG、因果建模)可针对性解决各范式的瓶颈”。例如,Figure 13提出检索增强生成(RAG)可缓解AI Agents的知识静态性,而多主体编排层能提升Agentic AI的协作可靠性。
综上,文章更偏向于提出分类框架而非验证单一假设,但其分析隐含支持“智能系统的能力与协作复杂度正相关”这一广义假设,并通过案例和架构对比提供了实证支持。
有哪些相关研究?如何归类?谁是这一课题在领域内值得关注的研究员?
相关研究及归类
该论文《AI Agents vs. Agentic AI: A Conceptual Taxonomy, Applications and Challenges》对AI Agents(AI代理)和Agentic AI(具代理性AI)进行了系统性的分类和比较,属于人工智能(AI)领域中的智能代理(Intelligent Agents)和多智能体系统(Multi-Agent Systems, MAS)研究方向。具体可归类为以下子领域:
1. AI代理(AI Agents)
- 研究单任务、模块化的AI系统,通常基于大型语言模型(LLMs)和工具增强(tool-augmented)架构。
- 应用场景包括客服自动化、日程管理、数据检索等。
- 代表性研究:AutoGPT、BabyAGI、LangChain等框架。
具代理性AI(Agentic AI)
- 研究多智能体协作系统,具备动态任务分解、持久记忆和协调能力。
- 应用场景包括科研自动化、机器人协作、医疗决策支持等。
- 代表性研究:MetaGPT、CrewAI、AutoGen等。
生成式AI与代理的演进
- 探讨从生成式AI(如ChatGPT)到工具增强代理(如AI Agents)再到多代理系统(Agentic AI)的技术发展路径。
挑战与解决方案
- 包括幻觉(hallucination)、因果推理缺失、多代理协调问题等,并提出RAG(检索增强生成)、工具调用、因果建模等解决方案。
领域内值得关注的研究员
以下是该领域内活跃的研究员及其贡献:
1. Ranjan Sapkota & Manoj Karkee
- 本文作者,来自康奈尔大学,研究方向包括AI代理、农业机器人中的智能系统(如无人机果园检测)。
Qingyun Wu (吴庆云)
- 参与AutoGen研究(微软),专注于多代理协作框架。
Shuyang Hong (洪书阳)
- MetaGPT的作者,研究多代理在软件开发中的应用。
Shunyu Yao
- 提出ReAct框架(Reasoning + Acting),结合推理与工具调用的单代理架构。
Yuxiang Wu (吴宇翔)
- AutoGPT的核心开发者,推动自主任务执行的AI代理。
Jim Fan (范麟熙)
- NVIDIA研究员,研究具身智能(Embodied AI)与多模态代理。
Fei Xia (夏飞)
- 参与PaLM-E等具身多模态模型研究,探索机器人领域的Agentic AI。
关键研究机构
- 康奈尔大学(环境与生物工程系)
- 微软研究院(AutoGen、TaskMatrix.AI)
- Google DeepMind(Gato、多模态代理)
- OpenAI(GPT-4、Agentic AI工具链)
- Anthropic(Claude系列代理)
未来研究方向
- 因果推理与鲁棒性
- 解决Agentic AI中的错误传播和分布偏移问题。
- 标准化架构
- 建立多代理通信、记忆共享的通用框架(如LangGraph)。
- 伦理与安全
如需进一步阅读,可关注上述研究员的近期论文或AI顶会(NeurIPS、ICML、AAAI)中相关主题的session。
论文中提到的解决方案之关键是什么?
论文中提到的解决方案的核心在于通过一系列技术和方法来克服AI Agents和Agentic AI系统面临的挑战,具体可归纳为以下关键点:
检索增强生成(RAG, Retrieval-Augmented Generation)
- 作用:通过实时检索外部知识库(如向量数据库)来增强生成内容的准确性和时效性,减少幻觉(hallucination)问题。
- 应用场景:适用于需要动态更新知识的任务(如新闻查询、企业搜索),同时在多Agent系统中作为共享语义层,确保信息一致性。
工具增强推理(Tool-Augmented Reasoning)
- 作用:通过调用外部工具(如API、数据库)扩展AI Agent的功能,使其能执行复杂任务(如实时数据分析、代码执行)。
- 优势:突破静态语言模型的限制,支持动态交互和任务分解。
Agentic循环(ReAct框架)
- 机制:结合推理(Reasoning)与行动(Action),通过“思考-行动-观察”的迭代循环优化决策。
- 多Agent协同:在Agentic AI中,此循环支持动态任务分配和错误恢复,提升系统鲁棒性。
记忆架构(Episodic/Semantic/Vector Memory)
- 功能:
- 情景记忆:记录历史交互,支持长期任务连续性。
- 语义记忆:存储结构化知识(如临床指南)。
- 向量记忆:基于相似性检索信息,增强上下文理解。
- 多Agent系统:共享内存模块协调分布式Agent的上下文一致性。
多Agent协同与角色专业化(Orchestration)
- 设计:通过中央协调器(Meta-Agent)分配角色(如规划Agent、检索Agent),管理任务依赖和冲突。
- 案例:如MetaGPT模拟企业部门协作,提升复杂工作流的效率。
因果建模与仿真规划(Causal Modeling)
- 重要性:解决统计关联与因果关系的混淆问题,增强系统在动态环境中的推理能力(如供应链干预模拟)。
- 方法:整合因果图或贝叶斯推理层,预测行为影响。
安全与治理(Governance-Aware Architectures)
- 措施:
- 沙盒隔离:限制Agent权限,防止越界行为。
- 审计追踪:记录决策链以追溯责任。
- 伦理对齐:确保多Agent系统的价值观一致性。
总结
这些解决方案共同目标是提升AI系统的可靠性(减少错误)、可扩展性(支持复杂任务)和可解释性(透明决策)。对于AI Agents,侧重增强单Agent的自主性与工具整合;对于Agentic AI,则强调多Agent协作的架构设计(如通信协议、共享内存)和系统级安全性。未来方向包括进一步融合因果推理与仿真优化,以应对高风险的现实应用场景。
论文中的实验是如何设计的?
论文中并未明确描述具体的实验设计,但通过分析其方法论和内容结构,可以推断出研究主要采用文献综述与理论分析的方法,而非传统实验。以下是关键要点:
1. 研究方法概述
文献搜索策略:
作者采用混合搜索方法,结合学术数据库(如Google Scholar、IEEE Xplore)和AI工具(如ChatGPT、Perplexity.ai),使用布尔逻辑组合关键词(如“AI Agents”“Agentic AI”)筛选文献。
- 筛选标准:新颖性、实证评估、架构贡献、引用影响力。
分类与比较:
通过对比AI Agents与Agentic AI的架构、应用场景和挑战,构建概念分类法(Conceptual Taxonomy),如表I至表IX所示。
2. 分析框架
3. 挑战与解决方案的验证
- 问题归纳:
通过文献总结AI Agents的局限性(如幻觉、因果推理缺失)和Agentic AI的协调风险(如错误传播、可解释性不足)。
- 解决方案提案:
提出技术改进方向(如RAG、因果建模),但未提供具体实验数据,仅引用已有研究(如ReAct框架[126])。
4. 可视化与趋势分析
- 数据来源:
- 图1使用Google Trends展示“AI Agents”和“Agentic AI”的搜索趋势(2022-2025)。
- 其他图表(如图7、图11)为概念性示意图,基于文献案例合成。
5. 局限性
- 非实证性:
研究未涉及控制实验、基准测试或性能指标对比,依赖已有文献的二手数据。
- 解决方案未验证:
提出的改进方法(如多Agent协调层)缺乏实证评估,仅为理论建议。
总结
论文通过系统性文献综述,构建了AI Agents与Agentic AI的分类框架,并分析其演进、应用与挑战。实验设计本质上是理论推导与案例归纳,而非传统实证研究。未来工作可能需要通过具体实验(如多Agent协作效率测试)验证提出的解决方案。
用于定量评估的数据集是什么?代码有没有开源?
根据文献内容,以下是与定量评估数据集和代码开源相关的信息整理:
1. 定量评估的数据集
文中未明确列出具体的定量评估数据集名称,但提到了多个应用场景的基准测试方法:
- 工具增强型AI Agents(如AutoGPT、BabyAGI)通常使用任务完成率、工具调用准确率和多步骤推理成功率作为评估指标(参考第III章和第V章)。
- 多Agent系统(如Agentic AI)的评估涉及协作效率、错误传播率和任务分解能力(参考第IV章和第V章)。
- 特定领域(如医疗、农业)的应用案例(如无人机果园检测、ICU管理)可能依赖领域专用数据集,但未提及具体名称。
2. 代码开源情况
文献中提到的部分框架和工具已开源:
- BabyAGI:GitHub开源项目(链接:https://github.com/yoheinakajima/babyagi)。
- AutoGPT:开源框架(参考第III章)。
- LangChain:开源库,用于构建AI Agents(参考第III章)。
- MetaGPT和ChatDev:多Agent协作框架,代码开源(参考第III章和第IV章)。
3. 未明确的信息
- 数据集细节:未提供具体数据集名称或下载链接。
- 完整评估代码:文献未说明所有实验代码是否公开,但引用的开源框架(如LangChain、AutoGPT)可复现部分实验。
建议
如需进一步验证,可查阅以下资源:
1. GitHub仓库:搜索引用项目(如BabyAGI、MetaGPT)。
2. 补充材料:检查文献的附录或作者提供的附加文档(如arXiv版本可能包含额外信息)。
若有具体应用场景的需求,建议直接联系作者获取数据集细节(通讯邮箱:rs2672@cornell.edu, mk2684@cornell.edu)。
论文中的实验及结果有没有很好地支持需要验证的科学假设?
根据论文内容,该研究主要是一篇综述性论文(review),而非实验性研究。因此,论文的核心目标是提出概念性分类、比较AI Agents与Agentic AI的差异、分析应用场景和挑战,而非通过实验验证具体的科学假设。以下是具体分析:
1. 论文类型与目标
- 综述性质:论文明确说明其目标是建立AI Agents与Agentic AI的概念性分类(Conceptual Taxonomy),并通过文献分析梳理两者的架构、应用和挑战(见摘要和引言部分)。
- 假设验证:综述性论文通常不涉及传统意义上的“假设验证”,而是通过系统性的文献综合来支持提出的分类框架或理论观点。
2. 支持科学主张的方式
- 理论分析:论文通过以下方式支持其核心观点(如两类AI系统的差异):
- 架构对比(表I至表IX):详细对比了AI Agents与Agentic AI在功能、架构、交互等方面的差异。
- 应用案例(图9-11):列举了实际应用场景(如客服自动化、多智能体研究助手),说明两类系统的不同能力。
- 挑战与解决方案(图12-13):归纳了技术瓶颈(如因果推理缺失、协调问题)并提出潜在解决路径(如RAG、因果建模)。
- 文献引用:论文引用了大量近期研究(如AutoGPT、MetaGPT、ReAct框架等),通过已有成果佐证其分类的合理性。
3. 是否满足科学严谨性?
- 优点:
- 系统性:论文结构清晰,从基础定义到应用挑战层层递进,逻辑完整。
- 全面性:覆盖了技术架构、应用领域和未来方向,多维度比较两类系统。
- 局限性:
- 缺乏实验数据:未设计实验或定量分析(如性能指标、用户研究)来实证验证分类的有效性。
- 主观性风险:部分分类(如Agentic AI的“协作能力”)依赖作者对文献的解读,可能存在主观偏差。
4. 改进建议
- 若需增强说服力,可补充:
- 案例研究:对某一应用领域(如医疗决策)进行两类系统的实际部署对比。
- 专家评估:邀请领域专家对提出的分类框架进行有效性评分。
- 性能基准:量化比较两类系统在相同任务中的表现(如任务完成率、响应时间)。
结论
论文通过理论分析和文献综合较好地支持了其核心主张(即AI Agents与Agentic AI存在显著差异),但受限于综述性质,未通过实验直接验证假设。若需进一步强化科学性,可结合实证研究或跨领域案例验证分类框架的普适性。
这篇论文到底有什么贡献?
这篇论文《AI Agents vs. Agentic AI: A Conceptual Taxonomy, Applications and Challenges》在人工智能领域做出了多项重要贡献,主要体现在以下几个方面:
1. 概念分类与术语澄清
- 明确区分AI Agents与Agentic AI:论文首次系统化地区分了这两种范式,指出AI Agents是模块化、任务特定的单智能体系统,而Agentic AI是多智能体协作的动态系统。这种分类解决了当前研究中术语混用的问题。
- 生成式AI的定位:将生成式AI(如GPT)定位为AI Agents的前身,强调其缺乏自主性和工具交互能力的局限性。
2. 架构演进的系统性分析
- 从AI Agents到Agentic AI的架构演化:详细对比了两者的核心组件(如感知、推理、行动)和新增功能(如多智能体协作、持久记忆、协调层),并提出了图8所示的架构演进模型。
- 工具增强与协作机制:分析了AI Agents通过工具调用(如API集成)扩展能力,而Agentic AI通过多智能体分工(如MetaGPT中的角色分配)实现复杂目标分解。
3. 应用场景的全面映射
- 分领域对比应用:论文列举了AI Agents在客服自动化、邮件分类等狭窄任务中的案例,以及Agentic AI在科研协作(如AutoGen)、农业机器人协调等复杂场景中的部署(图9-11)。
- 实际案例支撑:例如,用多智能体系统管理果园无人机群,展示动态任务分配和实时协作。
4. 挑战与解决方案的深度剖析
- AI Agents的局限性:如因果推理缺失、幻觉问题、长程规划不足(图12a)。
- Agentic AI的新挑战:多智能体协调崩溃、突发行为不可预测性、安全性与可解释性风险(图12b)。
- 提出10项解决方案:包括检索增强生成(RAG)、因果建模、多智能体协调层等(图13),为未来研究提供方向。
5. 未来路线图
- AI Agents的5大发展方向:主动推理、持续学习、因果模型等(图14左)。
- Agentic AI的6大趋势:规模化多智能体、伦理治理、领域专用系统等(图14右),强调从单任务自动化到群体智能的跨越。
6. 方法论贡献
- 混合文献检索策略:结合传统学术数据库(IEEE Xplore、arXiv)和AI工具(ChatGPT、Perplexity),覆盖120+文献,确保综述的全面性(图3)。
总结
论文的核心贡献在于建立了一个清晰的理论框架,帮助研究者和从业者理解AI Agents与Agentic AI的本质差异,并通过架构对比、应用案例和解决方案,为下一代自主智能系统的设计提供了实用指南。其分类法和挑战分析尤其有助于避免技术误用(如将单智能体过度扩展至复杂场景)。
研究的下一步呢?有什么工作可以继续深入?
根据文献内容,未来关于AI Agents和Agentic AI的研究可以从以下几个方向深入:
1. 增强因果推理能力
- 挑战:当前AI Agents和Agentic AI缺乏因果推理能力,导致在动态环境中表现脆弱。
- 研究方向:
- 开发集成因果模型的框架,使系统能够区分关联与因果关系。
- 研究基于干预和反事实推理的方法,提升系统在复杂任务中的鲁棒性。
- 应用场景:医疗诊断、供应链管理等需要因果推理的高风险领域。
2. 多智能体协作优化
- 挑战:Agentic AI中多智能体的通信和协调效率低下,容易引发错误传播和资源冲突。
- 研究方向:
- 设计标准化的通信协议(如语义对齐的消息格式)。
- 开发动态角色分配和冲突解决机制,例如通过强化学习优化协作策略。
- 案例:无人机集群协作、分布式研究助理系统。
3. 长期记忆与状态持续性
- 挑战:现有系统的记忆模块有限,难以支持跨会话的上下文保留。
- 研究方向:
- 扩展记忆架构(如分层记忆、事件记忆),支持长期目标追踪。
- 探索记忆压缩和检索技术,平衡存储效率与信息完整性。
- 潜在应用:个性化助手、持续学习机器人。
4. 安全性与可解释性
- 挑战:多智能体系统的黑箱特性导致调试困难,且存在对抗攻击风险。
- 研究方向:
- 开发可解释的决策日志和可视化工具,追踪智能体间的交互链。
- 研究对抗鲁棒性方法(如输入净化、沙盒隔离)。
- 重点领域:金融、医疗等需合规性和审计的场景。
5. 伦理与治理框架
- 挑战:多智能体系统的责任归属和价值观对齐问题尚未解决。
- 研究方向:
- 设计基于角色的伦理约束机制(如“道德沙盒”)。
- 研究人类监督与自主性的平衡点,例如通过混合倡议(human-in-the-loop)系统。
6. 领域专用Agentic AI系统
- 方向:针对垂直领域(如法律、农业)定制智能体协作框架。
- 示例:
- 农业:开发结合视觉-语言模型(VLMs)的果园管理多智能体系统,协调无人机、采摘机器人和灌溉设备。
- 法律:构建审核-摘要-合规检查的智能体工作流,确保法律文件生成的准确性。
7. 仿真与验证平台
- 需求:缺乏评估多智能体复杂行为的基准环境。
- 建议:
- 开发开源仿真平台(类似AutoGen的扩展),支持因果推理和 emergent behavior 的测试。
- 定义标准化指标(如协调效率、故障恢复时间)。
8. 人机协同进化
- 新视角:研究人类与Agentic AI的共生关系。
- 课题:
- 人类信任度如何影响智能体自主性边界?
- 动态任务分配中的人类偏好建模。
这些方向不仅延续了文献中提出的挑战(如因果缺陷、协调瓶颈),也结合了新兴技术趋势(如仿真驱动开发、伦理AI)。后续工作可优先选择特定垂直领域(如医疗或制造业)进行原型验证,逐步扩展到通用场景。