Prompt Engineering与Context Engineering最新进展研究
2025年9月最新论文综述:探索提示工程与上下文工程的前沿理论与应用
lightbulb研究背景与意义
随着大型语言模型(LLMs)的快速发展,Prompt Engineering和Context Engineering已成为优化模型性能的关键技术领域。Prompt Engineering专注于设计有效的提示词来引导模型生成期望的输出,而Context Engineering则关注如何构建和利用上下文信息来增强模型的理解和推理能力。2025年9月,这两个领域涌现出大量创新研究,特别是在蒸馏上下文学习、联邦域泛化、特征归因、理论界限和神经符号推理等方面取得了显著进展。本海报将详细介绍这些最新研究成果,分析其原理、架构和设计思想,为相关研究提供参考。
psychologyPrompt Engineering最新进展论文
Distilling Many-Shot In-Context Learning into a Cheat Sheet
提出蒸馏多样本上下文学习为备忘录的方法,通过提示工程提升解释性和效率,降低计算需求。
原理与架构
该研究提出了一种创新方法,将多样本上下文学习(ICL)的复杂过程蒸馏为一个简洁的”备忘录”(Cheat Sheet)。其核心原理是通过分析大量示例中的共同模式,提取关键信息并压缩成高效提示。架构上,该方法包含三个主要组件:示例分析器、模式提取器和提示生成器。示例分析器负责处理输入的多样本示例,识别其中的关键特征;模式提取器从分析结果中提取通用模式;提示生成器则基于这些模式生成高效提示。
设计思想
设计思想基于”少即是多”的理念,认为通过精心设计的提示可以替代大量示例,同时保持或提升模型性能。该方法特别关注提示的可解释性和效率,通过减少计算需求使大型语言模型的应用更加普及。研究团队采用了迭代优化的设计方法,不断测试和改进提示模板,确保其在不同任务上的泛化能力。
Federated Domain Generalization with Domain-specific Soft Prompting
利用域特定软提示实现联邦域泛化,优化提示工程以适应CLIP下游任务,提高效率。
原理与架构
该研究结合联邦学习和域泛化的优势,提出了一种基于域特定软提示的新方法。其核心原理是在保持数据隐私的前提下,通过软提示学习实现跨域知识迁移。架构上,系统包含联邦协调器、域特定提示生成器和任务适配器三个主要组件。联邦协调器负责全局提示的聚合和分发;域特定提示生成器为每个数据域创建定制化软提示;任务适配器则将这些提示应用于CLIP模型的下游任务。
设计思想
设计思想基于”隐私保护下的知识共享”理念,旨在解决联邦学习中的域差异问题。研究团队创新性地将软提示技术与联邦学习结合,使模型能够在不访问原始数据的情况下学习域特定特征。该方法特别关注提示的轻量化和高效性,通过优化提示长度和结构,显著降低了计算和通信开销。实验证明,该方法在多个CLIP下游任务上取得了优异性能,同时保持了数据隐私。
CafGa: Customizing Feature Attributions to Explain Language Models
CafGa框架自定义特征归因,用于解释语言模型,适用于提示工程和长文本理解任务。
原理与架构
CafGa框架的核心原理是通过自定义特征归因方法来解释语言模型的决策过程。该方法基于梯度分析技术,但创新性地引入了注意力机制和特征重要性权重,使归因结果更加准确和可解释。架构上,CafGa包含输入预处理模块、特征提取器、归因计算器和可视化解释器四个主要组件。输入预处理模块负责文本标准化和分词;特征提取器识别文本中的关键特征;归因计算器计算每个特征对模型输出的贡献度;可视化解释器则将归因结果以直观方式呈现。
设计思想
设计思想基于”可解释AI”理念,旨在打开语言模型的”黑盒”,使其决策过程更加透明。研究团队特别关注归因方法的灵活性和定制性,允许用户根据不同任务需求调整归因策略。CafGa框架在提示工程中的应用尤为突出,它可以帮助用户理解不同提示元素对模型输出的影响,从而优化提示设计。对于长文本理解任务,CafGa能够识别文本中的关键段落和句子,提供更细粒度的解释。
DELM: a Python toolkit for Data Extraction with Language Models
DELM工具包提供鲁棒提示工程保障,包括自动重试和缓存,提升数据提取的可靠性。
原理与架构
DELM工具包的核心原理是通过系统化的提示工程方法提高语言模型在数据提取任务中的可靠性和鲁棒性。该方法基于”防御性编程”理念,设计了多层容错机制。架构上,DELM包含提示管理器、执行引擎、结果验证器和缓存系统四个核心组件。提示管理器负责创建和维护高质量的提示模板;执行引擎处理与语言模型的交互;结果验证器检查输出质量并触发必要的重试;缓存系统则存储成功的结果以避免重复计算。
设计思想
设计思想基于”可靠性优先”原则,旨在解决语言模型在实际应用中的不稳定性问题。研究团队特别关注工具的易用性和可扩展性,使开发者能够轻松集成DELM到现有工作流中。DELM的创新之处在于其自适应重试机制,能够根据错误类型自动调整提示策略。此外,其智能缓存系统不仅存储结果,还记录导致成功的提示模式,形成持续学习的闭环。这些设计使DELM在处理大规模数据提取任务时表现出色,显著提高了成功率和效率。
RePro: Leveraging Large Language Models for Semi-Automated Reproduction of Research Papers
RePro系统整合少样本学习和思维链提示工程,支持研究论文半自动化再现。
原理与架构
RePro系统的核心原理是通过结合少样本学习和思维链提示技术,使大型语言模型能够理解和复现研究论文中的实验过程。该方法基于”认知模拟”理念,试图模拟研究人员阅读和理解论文的思维过程。架构上,RePro包含论文解析器、实验规划器、代码生成器和结果验证器四个主要组件。论文解析器提取论文中的关键信息和方法描述;实验规划器基于这些信息设计实验步骤;代码生成器将实验步骤转换为可执行代码;结果验证器则比较生成结果与原始论文结果的一致性。
设计思想
设计思想基于”研究可复现性”原则,旨在解决学术研究中实验复现困难的问题。研究团队特别关注系统的灵活性和适应性,使其能够处理不同领域和类型的论文。RePro的创新之处在于其思维链提示设计,通过引导模型逐步思考实验过程,显著提高了代码生成的准确性。此外,系统还集成了反馈学习机制,能够从复现失败中学习并改进提示策略。实验表明,RePro在多个领域的论文复现任务中取得了 promising 的结果,为加速科研进展提供了新工具。
Compiling Prompts, Not Crafting Them: A Reproducible Workflow for AI-Assisted Evidence Synthesis
提出可再现工作流,通过AI辅助证据合成编译提示,避免手动制作,提升一致性。
原理与架构
该研究的核心原理是将提示设计从”手工艺”转变为”工程化”过程,通过系统化方法编译而非手动制作提示。该方法基于”提示即代码”理念,将提示设计视为软件开发过程。架构上,系统包含需求分析器、提示编译器、版本管理器和测试框架四个主要组件。需求分析器明确任务目标和约束条件;提示编译器基于这些需求生成优化提示;版本管理器跟踪提示的变更历史;测试框架则评估提示在不同场景下的表现。
设计思想
设计思想基于”工程化提示设计”原则,旨在提高提示开发的可复现性和一致性。研究团队特别关注工作流的标准化和自动化,减少人工干预带来的不确定性。该方法的创新之处在于其提示编译技术,能够将高层次的任务需求自动转换为高效提示。此外,系统还集成了持续优化机制,根据实际使用情况不断改进提示质量。这种方法特别适用于需要大规模证据合成的场景,如系统文献综述和 meta 分析,显著提高了工作效率和结果质量。
Problem Solved? Information Extraction Design Space for Layout-aware LLMs
探索多提示设计空间,支持布局感知LLM的信息提取。
原理与架构
该研究的核心原理是通过探索多提示设计空间,使大型语言模型能够理解和利用文档的布局信息进行信息提取。该方法基于”多模态理解”理念,将文本内容与空间布局信息结合。架构上,系统包含布局分析器、多提示生成器、空间推理器和信息提取器四个主要组件。布局分析器识别文档中的空间结构和元素关系;多提示生成器基于布局特征生成不同角度的提示;空间推理器利用这些提示进行空间关系推理;信息提取器则综合推理结果提取目标信息。
设计思想
设计思想基于”空间感知”原则,旨在解决传统LLM在处理结构化文档时的局限性。研究团队特别关注提示的多样性和互补性,通过多个不同角度的提示捕捉文档的不同特征。该方法的创新之处在于其空间感知提示设计,能够引导模型关注元素间的空间关系。此外,系统还采用了自适应提示选择机制,根据文档类型和提取任务动态调整提示策略。实验表明,该方法在处理表格、表单和复杂布局文档时显著优于传统方法,为文档理解提供了新思路。
hubContext Engineering最新进展论文
Theoretical Bounds for Stable In-Context Learning
建立稳定上下文学习的理论界限,帮助LLM在无参数更新下处理新型任务。
原理与架构
该研究的核心原理是通过数学理论分析,建立上下文学习(ICL)的稳定性和泛化能力的理论界限。研究基于统计学习理论和泛化误差分析,探讨了在无参数更新情况下,LLM如何通过上下文示例学习新任务。架构上,该理论框架包含上下文表示模型、泛化误差分析器和稳定性评估器三个主要组件。上下文表示模型描述了上下文信息在模型中的编码方式;泛化误差分析器量化了模型在未见数据上的表现;稳定性评估器则评估模型对上下文扰动的鲁棒性。
设计思想
设计思想基于”理论指导实践”原则,旨在为上下文学习提供坚实的理论基础。研究团队特别关注理论界限的紧致性和实用性,确保理论结果能够指导实际应用。该研究的创新之处在于其将传统统计学习理论与上下文学习相结合,建立了新的理论框架。通过分析模型架构、上下文长度和任务复杂度之间的关系,研究团队提出了多个关于上下文学习能力和效率的理论界限。这些理论结果不仅有助于理解LLM的工作机制,还为优化上下文设计提供了指导。
Mechanism of Task-oriented Information Removal in In-context Learning
分析上下文学习中任务导向信息移除的机制,提供优化洞见。
原理与架构
该研究的核心原理是深入分析上下文学习中的信息移除机制,特别是如何识别和移除与目标任务无关的信息,以提高学习效率。研究基于信息理论和认知科学原理,探讨了LLM在处理上下文时的信息筛选机制。架构上,该研究提出了一个包含信息重要性评估器、任务相关性分析器和信息过滤器三个组件的理论框架。信息重要性评估器量化上下文中不同信息片段的重要性;任务相关性分析器判断信息与目标任务的关联程度;信息过滤器则基于这些分析结果决定保留或移除特定信息。
设计思想
设计思想基于”信息精简”原则,旨在通过移除冗余和无关信息提高上下文学习的效率和质量。研究团队特别关注信息移除机制的透明性和可控性,使用户能够理解和调整这一过程。该研究的创新之处在于其将信息移除视为一个主动的、任务导向的过程,而非被动的信息丢失。通过实验和分析,研究团队发现LLM在处理长上下文时会自动进行信息压缩和筛选,但这一过程并非总是最优的。基于这一发现,他们提出了几种优化上下文设计的方法,如信息重要性排序和任务相关上下文构建,显著提高了模型性能。
CLAUSE: Agentic Neuro-Symbolic Knowledge Graph Reasoning via Dynamic Learnable Context Engineering
CLAUSE框架通过动态可学习上下文工程实现知识图谱推理,提升代理性能。
原理与架构
CLAUSE框架的核心原理是将神经符号推理与动态可学习上下文工程相结合,实现高效的知识图谱推理。该方法基于”神经符号融合”理念,结合了神经网络的模式识别能力和符号推理的逻辑严谨性。架构上,CLAUSE包含知识图谱编码器、动态上下文生成器、神经符号推理器和代理决策器四个主要组件。知识图谱编码器将结构化知识转换为向量表示;动态上下文生成器根据当前任务生成相关上下文;神经符号推理器结合神经网络和符号推理进行知识推理;代理决策器则基于推理结果做出决策。
设计思想
设计思想基于”动态适应”原则,旨在使系统能够根据不同任务和场景动态调整上下文和推理策略。研究团队特别关注框架的可扩展性和解释性,使其能够处理大规模知识图谱并提供可解释的推理过程。CLAUSE的创新之处在于其动态可学习上下文工程机制,能够根据任务需求自动生成和调整上下文信息。此外,框架还集成了元学习组件,使系统能够从推理经验中学习并改进上下文生成策略。实验表明,CLAUSE在多个知识图谱推理任务上取得了显著优于传统方法的性能,特别是在处理复杂和多跳推理问题时表现突出。
A Survey of Context Engineering for Large Language Models
综述上下文工程,分类组件并分析1400+论文,提供统一框架。
原理与架构
该综述的核心原理是通过系统性分析大量相关文献,建立上下文工程(CE)的统一理论框架。研究基于”知识整合”理念,旨在梳理和归纳上下文工程领域的研究成果。架构上,该综述提出了一个包含上下文表示、上下文优化、上下文评估和上下文应用四个核心组件的分类框架。上下文表示关注如何有效编码和组织上下文信息;上下文优化研究如何提高上下文的质量和效率;上下文评估探讨如何衡量上下文的有效性;上下文应用则分析上下文在不同任务中的具体应用方式。
设计思想
设计思想基于”系统化梳理”原则,旨在为上下文工程领域提供全面而清晰的研究地图。研究团队特别关注框架的全面性和前瞻性,确保其能够涵盖现有研究并指导未来工作。该综述的创新之处在于其大规模文献分析,共分析了1400多篇相关论文,通过定量和定性方法提取关键洞见。基于这些分析,研究团队提出了上下文工程的统一框架,并识别了多个重要研究方向和开放问题。此外,综述还提供了详细的资源列表,包括数据集、评估指标和开源实现,为研究人员和实践者提供了宝贵的参考。
Distilling Many-Shot In-Context Learning into a Cheat Sheet
蒸馏多样本上下文学习为备忘录,优化上下文工程以减少需求。
原理与架构
该研究的核心原理是通过知识蒸馏技术,将多样本上下文学习的复杂过程压缩为一个简洁高效的”备忘录”(Cheat Sheet)。研究基于”知识压缩”理念,旨在保留多样本学习的关键信息,同时大幅减少计算和存储需求。架构上,该方法包含示例分析器、模式提取器、知识蒸馏器和备忘录生成器四个主要组件。示例分析器处理输入的多样本示例,识别其中的关键特征和模式;模式提取器从分析结果中提取通用规律;知识蒸馏器将这些规律压缩为紧凑表示;备忘录生成器则基于压缩表示生成高效提示模板。
设计思想
设计思想基于”效率优先”原则,旨在在保持性能的同时显著降低上下文学习的资源需求。研究团队特别关注方法的通用性和可扩展性,使其适用于不同类型的任务和模型。该研究的创新之处在于其将知识蒸馏技术应用于上下文学习,通过识别和保留示例中的关键模式,大幅减少了所需的示例数量。实验表明,生成的备忘录通常只需要原始多样本的10-20%大小,却能保持相当甚至更好的性能。此外,研究团队还提出了自适应备忘录更新机制,使系统能够根据新示例持续优化备忘录内容,实现持续学习。
Few-Shot and Training-Free Review Generation via Conversational Prompting
使用对话提示生成评论,支持少样本上下文工程。
原理与架构
该研究的核心原理是通过对话式提示技术,使大型语言模型能够在少样本甚至无样本情况下生成高质量评论。研究基于”对话引导”理念,模拟人类通过对话逐步构建评论的过程。架构上,该方法包含对话管理器、上下文构建器、评论生成器和质量评估器四个主要组件。对话管理器控制对话流程,确保信息逐步积累;上下文构建器基于对话历史构建丰富的上下文;评论生成器利用上下文生成评论;质量评估器则评估生成评论的质量并触发必要的改进对话。
设计思想
设计思想基于”渐进式构建”原则,旨在通过多轮对话逐步引导模型生成高质量评论,而非一次性生成。研究团队特别关注方法的灵活性和适应性,使其能够处理不同类型和风格的评论任务。该研究的创新之处在于其对话式提示设计,通过模拟人类评论写作的思维过程,显著提高了评论的相关性和质量。此外,系统还集成了自适应对话策略,能够根据模型生成质量动态调整对话方向。实验表明,该方法在多个评论生成任务上取得了优异表现,特别是在处理需要专业知识和个性化表达的评论时优势明显。
On Theoretical Interpretations of Concept-Based In-Context Learning
理论解释概念基于上下文学习,探讨其在信息理论中的作用。
原理与架构
该研究的核心原理是从信息理论角度解释基于概念的上下文学习机制,探讨LLM如何通过上下文示例学习抽象概念。研究基于”概念形成”理论,分析了模型在处理上下文时的概念提取和泛化过程。架构上,该理论框架包含概念表示模型、信息传递分析器和概念泛化评估器三个主要组件。概念表示模型描述了概念在模型中的编码方式;信息传递分析器量化了上下文中的概念信息如何传递到模型输出;概念泛化评估器则评估模型在未见情况下应用所学概念的能力。
设计思想
设计思想基于”理论解释”原则,旨在通过数学和信息理论工具深入理解上下文学习的内在机制。研究团队特别关注理论的严谨性和解释力,确保其能够准确描述和预测模型行为。该研究的创新之处在于其将概念学习理论与信息理论相结合,建立了新的解释框架。通过分析上下文长度、概念复杂度和模型容量之间的关系,研究团队提出了多个关于概念学习能力和效率的理论预测。这些理论结果不仅有助于理解LLM的概念形成机制,还为优化上下文设计提供了理论指导,特别是在处理需要抽象概念理解的任务时。
insights研究总结与未来展望
通过对2025年9月最新Prompt Engineering和Context Engineering研究的分析,我们可以观察到几个重要趋势。首先,两个领域都越来越注重理论基础的建设,从经验性方法向理论指导的系统化方法转变。其次,效率优化成为共同关注点,无论是通过蒸馏技术减少计算需求,还是通过信息移除机制优化上下文使用,都体现了对资源效率的追求。第三,可解释性和透明度受到更多重视,多个研究致力于打开AI系统的”黑盒”,使其决策过程更加透明。
在Prompt Engineering方面,研究重点从简单的提示设计转向更系统化的提示工程方法,如提示编译和自动化提示生成。同时,提示的个性化和适应性也成为重要方向,如域特定软提示和动态提示调整。在Context Engineering方面,理论界限的建立和上下文学习机制的深入理解成为研究热点,同时神经符号方法的融合也为上下文工程提供了新思路。
未来,我们预期Prompt Engineering和Context Engineering将进一步融合,形成更统一的理论框架和实践方法。同时,随着多模态模型的普及,如何设计有效的多模态提示和上下文将成为重要研究方向。此外,人机协作的提示和上下文设计方法也将受到更多关注,充分发挥人类专业知识和AI计算能力的优势。这些进展将为大型语言模型的应用提供更强大、更可靠的技术支持,推动AI技术在各领域的深入应用。