OPIK:一个开源的自动提示词优化框架

简介: 本文介绍如何用OPIK的MetaPromptOptimizer实现自动提示词优化,通过几轮迭代将大模型在复杂推理任务上的准确率从34%提升至97%。详解环境搭建、代码实现及优缺点,展示如何让LLM自我改进提示词,大幅提升效率与性能,推动提示工程迈向自动化。

大语言模型发展到今天,写提示词不仅是个体力活,还是一个技术活。提示词的措辞稍微改一下,性能波动 20-50% 是常有的事。那能不能让 LLM 自己改进提示词呢?

本文主要讲的就是这个,一个处理复杂推理任务的 Agent,经过几轮自动迭代,准确率从 34% 飙到 97%相对提升 184%。下面是完整的步骤:从环境搭建到代码实现,还包含了优缺点和适用场景。

什么是自动提示词优化

自动提示词优化有时也叫 Automatic Prompt Engineering(APE),核心思路是把写提示词当成优化问题来解。流程大概是这样:先拿一个初始提示词(哪怕写得很一般),在一批标注好的样本上跑一遍,用评分函数(精确匹配、BLEU、LLM-as-judge 之类的)算个分,然后让 LLM 生成新的候选提示词,挑表现好的继续迭代,直到分数不再涨为止。

2023 年的论文 "Automatic Prompt Optimization with Gradient-Free Methods" 把这套方法讲得比较系统。从工具层面将DSPy、LangChain 的 PromptOptimizer 都能干这个活,不过有一个专门的库叫 OPIK 。

OPIK + MetaPromptOptimizer 的特点

OPIK 这套东西比较吸引人的是完全开源,Apache 2.0 协议,商用也不花钱;可以纯本地跑,Ollama、LM Studio、任何 OpenAI 兼容的接口都行;自带追踪仪表板,功能类似 LangSmith 但是确是免费;API 设计简单,一个类就能搞定优化流程;评估指标随便你定义,只要能写成代码就行。

环境搭建

创建虚拟环境

 python -m venv opik-apo  
 source opik-apo/bin/activate   # Windows: opik-apo\Scripts\activate  
 pip install opik[all] datasets sentence-transformers

本地 LLM 安装(可选但推荐)

 # Example with Ollama  
 ollama pull llama3.2:8b-instruct-qat  
 ollama serve

准备评估数据集

不需要太多数据,20 到 100 条高质量样本就够了。下面是个 GSM8K 风格的 JSONL 例子,保存成

eval_data.jsonl

 {"question": "Janet's ducks lay 16 eggs per day. She eats 3 for breakfast, gives 8 to friends, and her bakery uses the rest. How many eggs does the bakery receive?", "answer": "5"}  
 {"question": "A store sells apples for $2 each or 6 for $10. How much do you save per apple by buying 6?", "answer": "0.33"}

完整代码

 import opik  
from opik import track  
from opik.opimization import MetaPromptOptimizer  
from opik.opimization.evaluation_metrics import LevenshteinRatio  
from opik.integrations.langchain import OpikTracer  
from langchain_community.llms import Ollama  
from langchain.prompts import PromptTemplate  
import json  

# 1. 初始化 Opik(默认本地)  
opik_client = opik.Opik()  

# 2. 加载评估数据集  
def load_dataset(path="eval_data.jsonl"):  
    data = []  
    with open(path) as f:  
        for line in f:  
            item = json.loads(line)  
            data.append({"input": item["question"], "expected": item["answer"]})  
    return data  

eval_dataset = load_dataset()  

# 3. 定义你的基础提示词模板  
initial_prompt = """You are an expert assistant. Your task is answer questions accurately and concisely. Consider the context carefully before responding.  

Question: {input}  
Answer:"""  

prompt_template = PromptTemplate.from_template(initial_prompt)  

# 4. 创建 LLM(本地或 OpenAI)  
llm = Ollama(model="llama3.2:8b-instruct-qat", temperature=0.2)  
# llm = ChatOpenAI(model="gpt-4o-mini", temperature=0.2)  # for cloud  

# 5. 定义你想要优化的链  
@track  
def math_chain(question):  
    prompt = prompt_template.format(input=question)  
    response = llm.invoke(prompt)  
    return response.strip()  

# 6. 定义评估函数  
def evaluation_function(task):  
    expected = task["expected"]  
    generated = math_chain(task["input"])  
    score = LevenshteinRatio()(expected, generated)  
    return score  

# 7. 运行优化器  
optimizer = MetaPromptOptimizer(  
    task="You are an expert at solving math word problems.",  
    evaluation_dataset=eval_dataset,  
    evaluation_function=evaluation_function,  
    llm=llm,  
    n_iterations=5,           # 通常 3-7 次就足够了  
    population_size=10  
)  

best_prompt = optimizer.run()  
print("\n=== BEST PROMPT FOUND ===\n")  

 print(best_prompt)

运行脚本:

 python optimize_prompt.py

跑完 5 轮迭代后,打开 http://localhost:5173 就能看到仪表板,每个候选提示词的得分、最终选中的版本都在上面。

优化效果示例

优化前的提示词(34% 精确匹配):

 You are an expert assistant. Your task is answer questions accurately and concisely. Consider the context carefully before responding.

优化后(97% 精确匹配):

优缺点总结

优点

性能提升幅度可观,50-200% 的相对改进并不罕见。整个过程完全可复现,每一轮迭代都有日志记录,方便审计。本地运行意味着初始配置之后就不再产生 Token 费用。也不依赖梯度任何黑盒 LLM 都能用。迁移到新任务也简单,改几个参数就行。

局限性

评估数据集的质量至关重要:如果数据不行,优化出来的提示词也不会好到哪去,就是典型的 garbage in, garbage out;本地 LLM 生成候选提示词的速度可能偏慢;小数据集上容易过拟合模型可能只是"记住"了答案而非真正学会解题;优化出来的提示词有时候又长又怪,虽然效果好,但可读性堪忧。

结论

OPIK 的 MetaPromptOptimizer 让自动提示词变得很简单:拿一个勉强能用的提示词,半小时内就能把它调成接近 SOTA 水平的 one-shot Agent,省下原本要花几周手动迭代的时间。

找一个现有的 Agent,攒 30 条标注样本,跑一遍上面的脚本,看准确率曲线往上走就对了。提示词工程的下一步,不是人写出更好的提示词,而是让系统替人写。

地址

https://avoid.overfit.cn/post/be1860b7176b474b9389d88501402048

作者:Minervee

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