LLM as OS, Agents as Apps: Envisioning AIOS, Agents and the AIOS-Agent Ecosystem
作者: Yingqiang Ge, Yujie Ren, Wenyue Hua, Shuyuan Xu, Juntao Tan, Yongfeng Zhang
分类: cs.OS, cs.AI, cs.CL, cs.LG
发布日期: 2023-12-06 (更新: 2023-12-09)
备注: 35 pages, 4 figures
💡 一句话要点
提出AIOS-Agent生态系统，将LLM视为操作系统，Agent视为应用，革新软件开发模式。
🎯 匹配领域: 支柱九：具身大模型 (Embodied Foundation Models)
关键词: 大型语言模型 智能操作系统 AI Agent 自然语言编程 人机交互
📋 核心要点
- 传统OS-APP生态系统在软件开发和人机交互方面存在局限性，开发门槛高，用户交互方式受限。
- 提出AIOS-Agent生态系统，将LLM作为核心，Agent作为应用，自然语言作为编程接口，简化开发流程。
- 通过类比传统OS，将LLM的上下文窗口视为内存，外部存储视为文件系统，为AIOS的构建提供理论基础。
📝 摘要（中文）
本文设想了一个革命性的AIOS-Agent生态系统，其中大型语言模型（LLM）充当（人工）智能操作系统（IOS，或AIOS）——一个“有灵魂”的操作系统。在此基础上，开发了各种基于LLM的AI Agent应用（Agents，或AAPs），丰富了AIOS-Agent生态系统，标志着从传统OS-APP生态系统的范式转变。我们设想LLM的影响将不限于AI应用层面，而是将反过来彻底改变计算机系统、架构、软件和编程语言的设计和实现，其特点是几个主要概念：LLM作为操作系统（系统级），Agents作为应用程序（应用级），自然语言作为编程接口（用户级），以及工具作为设备/库（硬件/中间件级）。我们首先介绍传统操作系统的架构。然后，我们通过“LLM作为OS（LLMOS）”来形式化AIOS的概念框架，将AIOS与传统操作系统进行类比：LLM类似于OS内核，上下文窗口类似于内存，外部存储类似于文件系统，硬件工具类似于外围设备，软件工具类似于编程库，用户提示类似于用户命令。随后，我们介绍了新的AIOS-Agent生态系统，用户可以使用自然语言轻松地编写Agent应用程序（AAPs），从而普及软件的开发，这与传统的OS-APP生态系统不同。接下来，我们探讨了Agent应用程序的各种范围。我们深入研究了单Agent和多Agent系统，以及人-Agent交互。最后，借鉴传统OS-APP生态系统的见解，我们提出了AIOS-Agent生态系统演进的路线图。该路线图旨在指导未来的研究和开发，建议AIOS及其Agent应用的系统性进展。
🔬 方法详解
问题定义：当前软件开发模式复杂，需要专业的编程知识，普通用户难以参与。人机交互方式也较为受限，主要依赖图形界面和命令行。传统操作系统在智能化和自适应性方面存在瓶颈。
核心思路：利用大型语言模型（LLM）的强大能力，将其视为智能操作系统（AIOS）的核心，将Agent视为运行在AIOS之上的应用程序。通过自然语言作为编程接口，降低软件开发的门槛，实现更自然、更智能的人机交互。
技术框架：AIOS-Agent生态系统的核心是LLM作为操作系统（LLMOS）。LLM充当内核，上下文窗口管理信息，外部存储作为文件系统，硬件和软件工具分别对应于外围设备和编程库。用户通过自然语言提示与AIOS交互，开发和使用Agent应用程序。生态系统支持单Agent、多Agent以及人-Agent交互。
关键创新：将LLM视为操作系统的概念是核心创新。这使得AIOS具备了强大的理解、推理和生成能力，能够更好地理解用户意图，并自主完成任务。自然语言编程接口的引入，极大地降低了软件开发的门槛。
关键设计：论文中并没有详细涉及具体的参数设置、损失函数或网络结构等技术细节，而是侧重于概念框架的构建和生态系统的设计。未来的研究需要进一步探索LLM在AIOS中的具体实现方式，以及如何优化Agent应用程序的开发和运行。
📊 实验亮点
本文主要提出了AIOS-Agent生态系统的概念框架，并没有提供具体的实验数据。其亮点在于将LLM与操作系统进行类比，为未来的AI操作系统设计提供了新的思路。未来的研究可以基于此框架，探索LLM在AIOS中的具体实现方式，并进行实验验证。
🎯 应用场景
该研究成果可应用于智能助手、自动化办公、智能家居、教育、医疗等多个领域。通过AIOS-Agent生态系统，用户可以使用自然语言定制各种Agent，实现个性化服务和自动化任务处理。未来，AIOS有望成为新一代操作系统的基础，推动人工智能技术的普及和应用。
📄 摘要（原文）
This paper envisions a revolutionary AIOS-Agent ecosystem, where Large Language Model (LLM) serves as the (Artificial) Intelligent Operating System (IOS, or AIOS)--an operating system "with soul". Upon this foundation, a diverse range of LLM-based AI Agent Applications (Agents, or AAPs) are developed, enriching the AIOS-Agent ecosystem and signaling a paradigm shift from the traditional OS-APP ecosystem. We envision that LLM's impact will not be limited to the AI application level, instead, it will in turn revolutionize the design and implementation of computer system, architecture, software, and programming language, featured by several main concepts: LLM as OS (system-level), Agents as Applications (application-level), Natural Language as Programming Interface (user-level), and Tools as Devices/Libraries (hardware/middleware-level). We begin by introducing the architecture of traditional OS. Then we formalize a conceptual framework for AIOS through "LLM as OS (LLMOS)", drawing analogies between AIOS and traditional OS: LLM is likened to OS kernel, context window to memory, external storage to file system, hardware tools to peripheral devices, software tools to programming libraries, and user prompts to user commands. Subsequently, we introduce the new AIOS-Agent Ecosystem, where users can easily program Agent Applications (AAPs) using natural language, democratizing the development of software, which is different from the traditional OS-APP ecosystem. Following this, we explore the diverse scope of Agent Applications. We delve into both single-agent and multi-agent systems, as well as human-agent interaction. Lastly, drawing on the insights from traditional OS-APP ecosystem, we propose a roadmap for the evolution of the AIOS-Agent ecosystem. This roadmap is designed to guide the future research and development, suggesting systematic progresses of AIOS and its Agent applications.