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OptiVerse 工程技術誌|AI 系統設計

AI 系統工程,從模型原理到部署維運。

內容涵蓋 LLM 原理、RAG、AI 代理、文件智慧、多模態系統與推論基礎設施,說明設計方法、實作細節與正式環境中的工程取捨。

主題系列
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LLM 基礎

大型語言模型到底在做什麼

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LLM 基礎

理解 Token、上下文視窗、提示設計與模型幻覺如何影響 LLM 行為,以及何時需要檢索、驗證與控制邏輯。

5 篇文章
  1. 01下一 Token 生成大型語言模型到底在做什麼基礎20 分鐘
  2. 02提示詞與上下文窗口提示詞、上下文視窗,以及你如何與 LLM 對話基礎24 分鐘
  3. 03幻覺與 Grounding為什麼 LLM 需要幫助 — 幻覺、Grounding,以及系統設計的必要性基礎22 分鐘
  4. 04AI 自主程度光譜AI 助理、AI Agent,以及兩者之間的一切基礎23 分鐘
  5. 05智慧型客戶支援AI 驅動的客戶支援 — 從聊天機器人到智慧型系統實作25 分鐘

打造 AI 系統

設計用於正式環境的 AI 系統,整合模型、檢索、工具、控制邏輯、驗證、人工審核與稽核紀錄。

7 篇文章
  1. 01複合式 AI 系統從模型到複合式 AI 系統核心18 分鐘
  2. 02可靠流程與控制邏輯可靠的 LLM 流程與控制邏輯核心22 分鐘
  3. 03檢索增強式 Grounding以 RAG 進行基礎化:AI 系統如何在回答之前檢索佐證核心23 分鐘
  4. 04記憶、狀態與知識記憶、狀態與知識:別再把所有東西都叫做「記憶」核心21 分鐘
  5. 05助理、工作流程與代理助理、工作流程與代理:為適當的自主層級而設計核心20 分鐘
  6. 06ReAct 代理迴圈實務中的代理迴圈:ReAct、工具與失敗模式實作19 分鐘
  7. 07混合檢索與工作記憶當 RAG 不夠用時:快取增強生成(CAG)、混合檢索與工作記憶進階20 分鐘

文件與多模態智慧

運用版面分析、表格重建、視覺語言模型與多模態檢索,從文件與影像中擷取結構化、可追溯的證據。

3 篇文章
  1. 01文件證據重建超越 OCR 的文件智慧(Document Intelligence):版面分析、表格與證據重建核心22 分鐘
  2. 02多模態證據檢索多模態證據系統:視覺語言模型(VLM)、圖像基礎化(Figure Grounding)與跨模態檢索(Cross-Modal Retrieval)進階21 分鐘
  3. 03可稽核的 Copilot 架構打造旅遊 Copilot:端對端架構、核准閘門(Approval Gate)與稽核能力(Auditability)進階30 分鐘

LLM 推論基礎設施

理解 LLM API 背後的推論服務層,包括連續批次、分頁式 KV 快取、Prefill–Decode 分離、前綴感知路由與 MoE 分片。

6 篇文章
  1. 01LLM 推論管線呼叫 API 之後發生了什麼事基礎28 分鐘
  2. 02連續批次處理連續批次處理:用一張 GPU 服務大量請求核心21 分鐘
  3. 03分頁式 KV 快取分頁式 KV 快取:LLM 推論服務的 GPU 記憶體管理核心21 分鐘
  4. 04預填充-解碼解耦預填充-解碼解耦:將推論的兩個階段分開進階24 分鐘
  5. 05前綴感知路由前綴感知路由:考量快取狀態的請求分配實作27 分鐘
  6. 06混合專家模型分片MoE 分片:混合專家模型的平行化策略進階28 分鐘

主題系列

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015 篇文章

LLM 基礎

理解 Token、上下文視窗、提示設計與模型幻覺如何影響 LLM 行為,以及何時需要檢索、驗證與控制邏輯。

  1. 下一 Token 生成
  2. 提示詞與上下文窗口
027 篇文章

打造 AI 系統

設計用於正式環境的 AI 系統,整合模型、檢索、工具、控制邏輯、驗證、人工審核與稽核紀錄。

  1. 複合式 AI 系統
  2. 可靠流程與控制邏輯
033 篇文章

文件與多模態智慧

運用版面分析、表格重建、視覺語言模型與多模態檢索,從文件與影像中擷取結構化、可追溯的證據。

  1. 文件證據重建
  2. 多模態證據檢索
046 篇文章

LLM 推論基礎設施

理解 LLM API 背後的推論服務層,包括連續批次、分頁式 KV 快取、Prefill–Decode 分離、前綴感知路由與 MoE 分片。

  1. LLM 推論管線
  2. 連續批次處理

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主題
21
主題關聯
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系列 01

LLM 基礎

理解 Token、上下文視窗、提示設計與模型幻覺如何影響 LLM 行為,以及何時需要檢索、驗證與控制邏輯。

難度分布

  • 基礎4
  • 實作1
從第一篇開始

基礎

4 主題 · 系列其餘內容預設你已理解的概念。

  1. 01concept
    下一 Token 生成

    你在某個 AI 應用裡打了一段話,幾秒鐘後螢幕上跑出好幾段文字——流暢、有條理,讀起來像某個很懂的人寫的。這種事現在大家都習以為常了。但如果你打算在這些系統上面蓋東西,真正該理解的是:從你按下送出到那些文字出現,中間到底發生了什麼。

  2. 02concept
    提示詞與上下文窗口

    上一篇裡,我們丟了一句話給 LLM——「幫我規劃一趟赫爾辛基(Helsinki)之旅」——然後拿到一份細節滿滿的行程表:餐廳名、交通路線、一日遊安排。讀起來很順,看起來也合理,但好幾個細節事後被證實是錯的。模型沒壞,只是輸入沒給它什麼限制條件可以依循。

  3. 03concept
    幻覺與 Grounding

    大型語言模型能產出流暢又自信的文字。而這份自信,正是問題所在。模型可以把一筆已經下架的房源、一個上一季才變動的稅率、一則三年前的學校評分,講得頭頭是道。它沒有任何機制去查核——本來就不是為查核設計的。它的工作是根據訓練資料預測下一個最合理的 token,而合理不等於正確。

  4. 04trade-off
    AI 自主程度光譜

    一個有用的 AI 系統,關鍵不在於它被稱為助理還是 Agent,而在於它對下一步擁有多少控制權。

實作

1 主題 · 把核心概念實際組裝起來的案例。

  1. 05architecture
    智慧型客戶支援

    客戶支援是很適合收束基礎概念的範例,因為一則訊息可能同時需要檢索、工具使用、記憶、路由和核准邊界。

系列 02

打造 AI 系統

設計用於正式環境的 AI 系統,整合模型、檢索、工具、控制邏輯、驗證、人工審核與稽核紀錄。

難度分布

  • 核心5
  • 實作1
  • 進階1
從第一篇開始

核心

5 主題 · 系列的主體內容。

  1. 01architecture
    複合式 AI 系統

    真實 AI 產品裡的多數失敗,根本不是模型能力不夠。問題出在我們要求模型去做本該屬於更大系統的工作:擷取正確的資料、解讀混亂的文件、檢查 schema、追蹤跨步驟的狀態、為答案附上佐證。Demo 階段可以掩蓋這些問題,但一進正式環境,馬上就暴露了。

  2. 02architecture
    可靠流程與控制邏輯

    有用的 AI 系統往往還沒遇到什麼奇特的模型問題,就先因為普通的軟體原因出狀況了。原型階段看起來很厲害——一個提示就能產生看似合理的答案。但正式系統面對的不是合理性,而是一筆筆需要路由、驗證(validation)、重試、儲存或拒絕的紀錄、決策和動作。

  3. 03architecture
    檢索增強式 Grounding

    大型語言模型之所以有用,是因為它們能用流暢的語言綜合、解釋和轉化資訊。但一旦我們要求它們處理即時的、私有的,或需要可驗證依據的資訊,它們就變得不可靠。模型在訓練期間可能看過類似的素材,但這不代表它能存取當前任務需要的那份飯店合約、無障礙稽核或客戶回饋紀錄。

  4. 04concept
    記憶、狀態與知識

    一個為中型旅行社打造的旅遊規劃 Copilot,被問了一個很直接的問題:「這間飯店之前是否在輪椅使用者的無障礙審查中未通過?」

  5. 05trade-off
    助理、工作流程與代理

    Agent(代理)已經成為 AI 中最被濫用的術語之一。產品團隊拿它來形容各種東西——從帶有檢索功能的聊天介面,到可以自行規劃、呼叫工具和採取行動的長時間執行程式,通通都算。這種詞彙漂移會造成實際問題:真正的設計問題明明是架構性的,團隊卻在爭論標籤。

實作

1 主題 · 把核心概念實際組裝起來的案例。

  1. 06procedure
    ReAct 代理迴圈

    多數關於 agent 的工程討論,太早亮出 agent 這個詞,卻太晚才談營運迴圈。其實實務上真正重要的設計問題很簡單:模型一旦能執行不止一步,系統怎麼決定下一步做什麼?能呼叫哪些工具?可以從結果推斷什麼?又該在何時停下來?

進階

1 主題 · 熟悉核心內容後再讀的深入主題。

  1. 07architecture
    混合檢索與工作記憶

    基本的檢索增強生成(RAG)到現在還是多數正式環境系統最常用的基礎模式。語料庫很大、更新頻繁、又需要展示答案來源?檢索依然是最乾淨的起點。不過實務上會碰到一種極限情境——簡單的 RAG 開始力不從心:系統確實找到了正確的文件,但任務現在需要的是針對一組有限的證據持續推理,同時回答同一案件的多次後續追問。

系列 03

文件與多模態智慧

運用版面分析、表格重建、視覺語言模型與多模態檢索,從文件與影像中擷取結構化、可追溯的證據。

難度分布

  • 核心1
  • 進階2
從第一篇開始

核心

1 主題 · 系列的主體內容。

  1. 01procedure
    文件證據重建

    多數團隊第一次接觸文件處理,都是從 OCR 開始。問題看起來很直覺:把頁面轉成文字、為文字建索引,然後讓檢索系統或 LLM 來回答問題。

進階

2 主題 · 熟悉核心內容後再讀的深入主題。

  1. 02architecture
    多模態證據檢索

    純文字系統一旦證據不再主要是文字,就會失效;在無障礙旅行規劃中,照片、平面圖、路線地圖、圖說和量測資料往往會共同決定答案。

  2. 03architecture
    可稽核的 Copilot 架構

    當一個團隊準備建構進階 AI 旅遊 Copilot 時,真正的難題不是「用哪個模型」,而是「在系統能被正式環境信任之前,什麼事情必須發生、按什麼順序、憑什麼證據、在什麼狀態下、經誰核准?」這是架構問題——模型位於其中,但模型並不能解決這個問題。

系列 04

LLM 推論基礎設施

理解 LLM API 背後的推論服務層,包括連續批次、分頁式 KV 快取、Prefill–Decode 分離、前綴感知路由與 MoE 分片。

難度分布

  • 基礎1
  • 核心2
  • 實作1
  • 進階2
從第一篇開始

基礎

1 主題 · 系列其餘內容預設你已理解的概念。

  1. 01architecture
    LLM 推論管線

    你已經建好一個旅遊 Copilot。使用者輸入一段查詢,你的應用程式把它送到 LLM 供應商的 API,幾秒後回應串流回來。對應用程式開發者來說,那就是一次函式呼叫。但從基礎設施的角度來看,這一次呼叫觸發了一整條流程(pipeline),牽涉到不同的運算階段、專用的記憶體結構、排程決策,還有硬體限制。這些因素加在一起,決定了使用者實際感受到的延遲、吞吐量和成本。

核心

2 主題 · 系列的主體內容。

  1. 02operations
    連續批次處理

    I-00 追蹤了單一請求通過推論流程的完整路徑:預填充(prefill)以平行方式處理所有輸入 token,解碼(decode)逐一生成輸出 token,而 KV 快取(key-value cache)隨著每一步不斷增長。在那篇文章的結尾,我們注意到還有另外 49 位旅遊顧問幾乎同時提交了查詢。這個觀察不是隨口帶過——它直接指向推論服務的核心運作問題。

  2. 03operations
    分頁式 KV 快取

    在 I-00 篇中,我們走過了一次 API 呼叫從頭到尾通過推論流程的完整路徑,也認識了 KV 快取(key-value cache)——一種用來儲存注意力機制中 key-value 向量的資料結構,讓模型不必在每個解碼步驟重複計算這些向量。KV 快取會隨著每個生成的 token 不斷增長,而且在整個請求期間都必須留在 GPU 記憶體裡。到了 I-01 篇,我們又認識了連續批次處理(continuous batching):它在迭代層級進行排程,不必等批次中最慢的請求跑完,因此能讓更多請求同時保持運作。

實作

1 主題 · 把核心概念實際組裝起來的案例。

  1. 05operations
    前綴感知路由

    在 I-02 篇中,我們看到 PagedAttention 讓不同的請求能在同一個模型副本(model replica)上共用實體 KV 快取區塊。兩個使用相同系統提示詞(system prompt)的請求可以指向相同的實體區塊,不需要儲存重複的副本。這個共用機制確實有效——但前提是兩個請求必須落在同一個副本上。

進階

2 主題 · 熟悉核心內容後再讀的深入主題。

  1. 04architecture
    預填充-解碼解耦

    I-00 確立了 LLM 推論具有兩個資源特性截然不同的階段。預填充以平行方式處理所有輸入 token,屬於運算瓶頸(compute-bound)——GPU 的運算單元是限制因素。解碼則逐一生成 token,屬於記憶體頻寬瓶頸(memory-bandwidth-bound)——限制因素在於從 GPU 記憶體讀取模型權重和 KV 快取的速度。I-01 介紹了連續批次處理,它透過在迭代層級而非批次層級進行排程,讓 GPU 保持滿載。I-02 則展示了 PagedAttention 如何消除記憶體浪費,讓更多請求能同時處於活躍狀態。

  2. 06architecture
    混合專家模型分片

    在 I-00 篇中,我們列出了 LLM 推論與傳統模型服務的五項差異。前四項——可變長度運算、兩階段資源特徵、不斷增長的記憶體需求,以及快取感知路由——每一項都已經在本系列的專文中討論過了。第五項則只用一句話帶過:「有些現代 LLM 使用混合專家模型(mixture-of-experts, MoE)架構,模型的不同部分會因不同的輸入而被啟用。把 MoE 模型分散到多個 GPU 上,需要跟密集模型不同的分片(sharding)策略。」