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首页/文章/LLM 基础:Transformer、Prompting、Context Window、Hallucination 与 Tool Use
人工智能LLM生成式人工智能文章

LLM 基础:Transformer、Prompting、Context Window、Hallucination 与 Tool Use

从工程实践角度理解大语言模型:学习 Transformer 与 Attention、Prompt 设计、上下文窗口、幻觉问题、RAG、Function Calling 以及如何让 LLM 安全调用真实系统中的工具。

2026年9月11日18 分钟阅读18 浏览
#LLM#Transformer#Prompt Engineering#Context Window#Hallucination#Tool Use#RAG#AI Agents

Arian Soleimanzadeh

Software Engineer & Researcher

展示 Transformer、Context Window、Hallucination 控制和 Tool Use 的 LLM 架构概念图

Arian Soleimanzadeh

AI · 代码 · 产品

研究 + 工程
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TokenEmbeddingQuery、Key 和 ValueMulti-Head Attention

LLM(Large Language Model,大语言模型) 是许多现代人工智能系统的核心,包括聊天助手、编程助手、企业搜索和 AI Agent。

LLM 最基本的训练目标其实很简单:

根据前面的 Token 预测下一个 Token。

例如输入:

The capital of France is

模型通常会给 Paris 一个很高的概率。

当这种训练在海量数据和大型神经网络上进行时,模型会获得总结、翻译、编程、分析和一定程度的推理能力。

但是必须理解一点:LLM 本身不是一个经过验证的事实数据库。它的基本任务是生成概率上合理的文本。


Token

模型通常不会直接按照人类理解的完整单词处理文本,而是把文本拆成更小的单位,称为 Token。

Token 数量会影响:

  • API 成本
  • 响应延迟
  • 最大输入长度
  • 最大输出长度
  • Context Window 使用量

因此,128K Context Window 指的是大约 128K Token,而不是 128K 个单词。


Transformer

大多数现代 LLM 都建立在 Transformer 架构之上。

Transformer 最重要的机制之一是 Attention(注意力)。

Attention 可以帮助模型判断,在处理当前 Token 时,文本中的哪些其他 Token 更重要。

经典公式是:

Attention(Q,K,V) = softmax(QKᵀ / √dₖ)V

在开发 LLM 应用时,并不需要背下这个公式。

更重要的是理解:

Attention 让模型能够计算不同 Token 之间的关系。


Embedding

Token 首先会被转换成数字向量,这种表示称为 Embedding。

Embedding 可以理解为一个 Token 在高维语义空间中的数字表示。


Query、Key 和 Value

Attention 通常使用三种表示:

  • Query:我正在寻找什么信息?
  • Key:这里有什么信息?
  • Value:如果相关,应该传递什么内容?

Multi-Head Attention

Transformer 通常会同时运行多个 Attention Head。

不同 Head 可以学习不同关系,例如语法结构、语义关系、代词引用,以及文本中相距很远的内容之间的联系。


LLM 如何生成文本?

模型处理 Prompt 后,会计算下一个 Token 的概率分布。

选择一个 Token 后,再预测下一个 Token。

因此整个过程可以简单理解为:

Prompt → Token → Token → Token → ...

最终形成完整回答。


Temperature

Temperature 控制 Token 选择的随机程度。

较低 Temperature 通常适合:

  • 数据提取
  • 分类
  • JSON 输出
  • Tool 选择
  • 业务流程

较高 Temperature 更适合创意写作和头脑风暴。

提高 Temperature 并不会让模型更聪明,只会让结果更加随机和多样。


Prompting

在实际系统中,Prompt 不只是一个问题,而是软件与 LLM 之间的接口。

好的 Prompt 应该明确说明:

  • 模型的角色
  • 任务
  • 可用信息
  • 限制条件
  • 输出格式

较弱的 Prompt:

Analyze this customer.

更好的 Prompt:

Analyze the customer information below. Classify churn risk as low, medium or high. Do not invent missing information.


Zero-shot 与 Few-shot

Zero-shot 只提供任务说明。

Few-shot 会额外提供几个期望输出的例子。

当项目使用特殊分类规则或输出格式时,Few-shot 通常非常有效。


System Prompt

应用可以在 System Prompt 中定义核心规则,例如:

You are a CRM assistant. Never modify customer records without authorization.

用户请求则通过单独的 User Message 提供。

对于 Agent 系统来说,这种分离十分重要,因为用户不应该能够直接修改核心安全规则。


Structured Output

在生产系统中,与自由文本相比,结构化输出通常更容易使用。

例如:

JSON
1234
{
  "risk": "high",
  "confidence": 0.81
}

但是,即使模型返回了 JSON,也不能直接信任它。

应用必须进行 Schema Validation 和业务验证。


Context Window

Context Window 是模型在一次请求中能够看到的信息范围。

其中可能包含:

  • System Prompt
  • 历史对话
  • 当前请求
  • 检索到的文档
  • Tool 返回结果
  • 当前生成的答案

可以把 Context Window 理解成模型当前的临时工作记忆。

它不是永久记忆。

而且 Context 并不是越大越好。过多无关信息可能增加成本和延迟,并让真正重要的信息被淹没。

更好的原则是:

提供足够且相关的信息,而不是提供所有信息。


RAG

假设公司有十万份文档,不可能把它们全部放进 Prompt。

使用 RAG(Retrieval-Augmented Generation) 时,系统首先检索与用户问题最相关的内容,然后只把相关部分放入 Context。

流程通常是:

Question → Retrieval → Relevant Documents → LLM → Answer

这是企业知识助手中非常重要的一种架构。


Hallucination

Hallucination(幻觉)是指模型生成看起来很合理、但实际上错误或没有依据的信息。

模型可能虚构:

  • 论文
  • 数据
  • API
  • 客户信息
  • 产品功能

原因在于模型的核心目标是生成合理文本,而不是保证每句话都是真实事实。

减少 Hallucination 的方法包括:

  • Grounding
  • RAG
  • Tool Use
  • 明确要求模型不要猜测
  • Structured Output
  • Backend Validation
  • 关键任务的人类审批

Tool Use

LLM 本身通常不知道真实系统中的最新状态。

例如,它不能可靠地知道某个订单当前在哪里,也不应该自己猜测客户数据。

应用可以向模型提供受控 Tool,例如:

get_customer(customer_id)

get_order_status(order_id)

create_lead(data)

send_email(to, subject, body)

典型流程是:

User → LLM → Tool Request → Backend → API/Database → Tool Result → LLM → User

Tool Use 是构建 AI Agent 的核心能力之一。


不要自动信任 Tool Call

假设模型请求:

delete_customer(218)

Backend 不能因为 LLM 请求了这个操作就直接执行。

在执行前至少应该检查:

  • Authentication
  • Authorization
  • Schema Validation
  • Business Rules
  • Risk Level
  • 必要时的 User Confirmation

核心原则是:

LLM 可以建议执行某个操作,但真正决定是否允许执行的必须是应用程序。


实际示例:CRM Agent

假设用户说:

检查 Acme 的最新情况,如果 Opportunity 已经准备好,就把它改成 Won。

可靠的系统可以按照以下步骤运行:

  1. 理解用户意图。
  2. 调用 get_account('Acme')。
  3. 分析真实 CRM 数据。
  4. 如果信息不足,向用户提问,而不是猜测。
  5. 提议执行 Opportunity 更新。
  6. Backend 检查用户权限。
  7. 对高影响操作要求确认。
  8. 最终由 Backend 执行实际修改。

这就是一个简单 Demo 和可靠 Production Agent 之间的重要区别。


推荐架构

Frontend

↓

Backend / Agent Controller

↓

LLM

↓

Tool Router

↓

CRM / Database / Search / External APIs

Backend 应负责 Authentication、Authorization、Validation、Logging、Retry、Rate Limit 和风险控制。

不要让 LLM 承担整个软件系统的责任。


Prompt 还是 Code?

适合放在 Prompt 中的内容:

  • 任务说明
  • 回答风格
  • 行为要求
  • 输出格式

应该由 Code 控制的内容:

  • Authentication
  • Authorization
  • Validation
  • 安全规则
  • 财务限制
  • 关键 Business Rules
  • 实际执行操作

如果某条规则对安全非常重要,就不能只依赖 Prompt。


总结

LLM 本质上是一个预测下一个 Token 的模型。

Transformer 帮助它理解 Token 之间的关系。

Prompt 定义当前任务和行为要求。

Context Window 决定模型当前可以看到哪些信息。

Hallucination 说明流畅可信的语言并不一定等于事实。

Tool Use 把 LLM 与真实数据和真实软件操作连接起来。

最重要的是:

一个强大的 LLM 并不会自动形成一个可靠的 AI 系统。真正可靠的系统需要正确的 Context、受控 Tool、Validation、Permission、Logging 以及良好的软件架构。

理解这些基础知识后,就可以继续学习 AI Agents、ReAct、Planning、Memory、Reflection、RAG、Orchestration 和 Adaptive Autonomy。

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TokenEmbeddingQuery、Key 和 ValueMulti-Head Attention

文章信息

发布时间、阅读时长和浏览数据。

发布

2026年9月11日

更新

2026年11月6日

阅读时长

18 分钟阅读

浏览

18

作者

Arian Soleimanzadeh

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