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一、前言
使用 FastAPI 可以帮助我们更简单高效地部署 AI 交互业务。FastAPI 提供了快速构建 API 的能力,开发者可以轻松地定义模型需要的输入和输出格式,并编写好相应的业务逻辑。
FastAPI 的异步高性能架构,可以有效支持大量并发的预测请求,为用户提供流畅的交互体验。此外,FastAPI 还提供了容器化部署能力,开发者可以轻松打包 AI 模型为 Docker 镜像,实现跨环境的部署和扩展。
总之,使用 FastAPI 可以大大提高 AI 应用程序的开发效率和用户体验,为 AI 模型的部署和交互提供全方位的支持。
LangChain基础入门：开源模型应用落地-FastAPI-助力模型交互-WebSocket篇（一），本篇学习如何集成LangChain进行模型交互，并使用工具获取实时信息
二、术语
2.1.FastAPI
FastAPI 是一个用于构建 API 的现代、快速(高性能)的 Python Web 框架。它是基于标准 Python 类型注释的 ASGI (Asynchronous Server Gateway Interface) 框架。
FastAPI 具有以下主要特点:
快速: FastAPI 使用 ASGI 服务器和 Starlette 框架,在性能测试中表现出色。它可以与 Uvicorn 一起使用,提供非常高的性能。
简单: FastAPI 利用 Python 类型注释,使 API 定义变得简单且直观。开发人员只需要定义输入和输出模型,FastAPI 会自动生成 API 文档。
现代: FastAPI 支持 OpenAPI 标准,可以自动生成 API 文档和交互式文档。它还支持 JSON Schema 和数据验证。
全功能: FastAPI 提供了路由、依赖注入、数据验证、安全性、测试等功能,是一个功能齐全的 Web 框架。
可扩展: FastAPI 被设计为可扩展的。开发人员可以轻松地集成其他库和组件,如数据库、身份验证等。
2.2.WebSocket
是一种计算机通信协议,它提供了在单个 TCP 连接上进行全双工通信的机制。它是 HTML5 一个重要的组成部分。
WebSocket 协议主要有以下特点:
全双工通信：WebSocket 允许客户端和服务器之间进行双向实时通信,即数据可以同时在两个方向上流动。这与传统的 HTTP 请求-响应模型不同,HTTP 中数据只能单向流动。
持久性连接：WebSocket 连接是一种持久性的连接,一旦建立就会一直保持,直到客户端或服务器主动关闭连接。这与 HTTP 的连接是短暂的不同。
低开销：相比 HTTP 请求-响应模型,WebSocket 在建立连接时需要较少的数据交换,因此网络开销较小。
实时性：由于 WebSocket 连接是持久性的,且数据可以双向流动,因此 WebSocket 非常适用于需要实时、低延迟数据交互的应用场景,如聊天应用、实时游戏、股票行情等。
2.3.Tool
Tool（工具）是为了增强其语言模型的功能和实用性而设计的一系列辅助手段，用于扩展模型的能力。例如代码解释器（Code Interpreter）和知识检索（Knowledge Retrieval）等都属于其工具。
2.4.langchain预置的tools
https://github.com/langchain-ai/langchain/tree/v0.1.16/docs/docs/integrations/tools
基本这些工具能满足大部分需求，具体使用参见：
三、前置条件
3.1. 创建虚拟环境&安装依赖
增加Google Search的依赖包
conda create -n fastapi_test python=3.10 conda activate fastapi_test pip install fastapi websockets uvicorn pip install --quiet langchain-core langchain-community langchain-openai pip install google-search-results3.2. 注册Google Search API账号
1. 输入注册信息
可以使用Google账号登录，但仍要执行下面的认证操作
2. 需要认证邮箱
3. 需要认证手机
4. 认证成功
3.3. 生成Google Search API的KEY
四、技术实现
4.1. Google Search小试
# -*- coding: utf-8 -*- import os from langchain_community.utilities.serpapi import SerpAPIWrapper os.environ["SERPAPI_API_KEY"] = "xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx" serp = SerpAPIWrapper() result = serp.run("广州的实时气温如何？") print("实时搜索结果:", result)调用结果：
4.2. 非流式输出
本章代码将开源模型应用落地-FastAPI-助力模型交互-WebSocket篇（三）基础上进行拓展
服务端：
import uvicorn import os from typing import Annotated from fastapi import ( Depends, FastAPI, WebSocket, WebSocketException, WebSocketDisconnect, status, ) from langchain.agents import create_structured_chat_agent, AgentExecutor from langchain_community.utilities import SerpAPIWrapper from langchain_core.prompts import ChatPromptTemplate, SystemMessagePromptTemplate, HumanMessagePromptTemplate from langchain_core.tools import tool from langchain_openai import ChatOpenAI os.environ["OPENAI_API_KEY"] = 'sk-xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx' #你的Open AI Key os.environ["SERPAPI_API_KEY"] = "xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx" class ConnectionManager: def __init__(self): self.active_connections: list[WebSocket] = [] async def connect(self, websocket: WebSocket): await websocket.accept() self.active_connections.append(websocket) def disconnect(self, websocket: WebSocket): self.active_connections.remove(websocket) async def send_personal_message(self, message: str, websocket: WebSocket): await websocket.send_text(message) async def broadcast(self, message: str): for connection in self.active_connections: await connection.send_text(message) manager = ConnectionManager() app = FastAPI() async def authenticate( websocket: WebSocket, userid: str, secret: str, ): if userid is None or secret is None: raise WebSocketException(code=status.WS_1008_POLICY_VIOLATION) print(f'userid: {userid},secret: {secret}') if '12345' == userid and 'xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx' == secret: return 'pass' else: return 'fail' @tool def search(query:str): """只有需要了解实时信息或不知道的事情的时候才会使用这个工具，需要传入要搜索的内容。""" serp = SerpAPIWrapper() result = serp.run(query) print("实时搜索结果:", result) return result def get_prompt(): template=''' Respond to the human as helpfully and accurately as possible. You have access to the following tools: {tools} Use a json blob to specify a tool by providing an action key (tool name) and an action_input key (tool input). Valid "action" values: "Final Answer" or {tool_names} Provide only ONE action per $JSON_BLOB, as shown: ``` {{ "action": $TOOL_NAME, "action_input": $INPUT }} ``` Follow this format: Question: input question to answer Thought: consider previous and subsequent steps Action: ``` $JSON_BLOB ``` Observation: action result ... (repeat Thought/Action/Observation N times) Thought: I know what to respond Action: ``` {{ "action": "Final Answer", "action_input": "Final response to human" }} Begin! Reminder to ALWAYS respond with a valid json blob of a single action. Use tools if necessary. Respond directly if appropriate. Format is Action:```$JSON_BLOB```then Observation ''' system_message_prompt = SystemMessagePromptTemplate.from_template(template) human_template=''' {input} {agent_scratchpad} (reminder to respond in a JSON blob no matter what) ''' human_message_prompt = HumanMessagePromptTemplate.from_template(human_template) prompt = ChatPromptTemplate.from_messages([system_message_prompt, human_message_prompt]) return prompt async def chat(query): global llm,tools agent = create_structured_chat_agent( llm, tools, get_prompt() ) agent_executor = AgentExecutor(agent=agent, tools=tools, verbose=True, handle_parsing_errors=True) result = agent_executor.invoke({"input": query}) print(result['output']) yield result['output'] @app.websocket("/ws") async def websocket_endpoint(*,websocket: WebSocket,userid: str,permission: Annotated[str, Depends(authenticate)],): await manager.connect(websocket) try: while True: text = await websocket.receive_text() if 'fail' == permission: await manager.send_personal_message( f"authentication failed", websocket ) else: if text is not None and len(text) > 0: async for msg in chat(text): await manager.send_personal_message(msg, websocket) except WebSocketDisconnect: manager.disconnect(websocket) print(f"Client #{userid} left the chat") await manager.broadcast(f"Client #{userid} left the chat") if __name__ == '__main__': tools = [search] llm = ChatOpenAI(model="gpt-3.5-turbo", temperature=0, max_tokens=512) uvicorn.run(app, host='0.0.0.0',port=7777) 客户端：
<!DOCTYPE html> <html> <head> <title>Chat</title> </head> <body> <h1>WebSocket Chat</h1> <form action="" onsubmit="sendMessage(event)"> <label>USERID: <input type="text" id="userid" autocomplete="off" value="12345"/></label> <label>SECRET: <input type="text" id="secret" autocomplete="off" value="xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx"/></label> <br/> <button onclick="connect(event)">Connect</button> <hr> <label>Message: <input type="text" id="messageText" autocomplete="off"/></label> <button>Send</button> </form> <ul id='messages'> </ul> <script> var ws = null; function connect(event) { var userid = document.getElementById("userid") var secret = document.getElementById("secret") ws = new WebSocket("ws://localhost:7777/ws?userid="+userid.value+"&secret=" + secret.value); ws.onmessage = function(event) { var messages = document.getElementById('messages') var message = document.createElement('li') var content = document.createTextNode(event.data) message.appendChild(content) messages.appendChild(message) }; event.preventDefault() } function sendMessage(event) { var input = document.getElementById("messageText") ws.send(input.value) input.value = '' event.preventDefault() } </script> </body> </html>调用结果：
用户输入：你好
不需要触发工具调用
模型输出：你好！有什么我可以帮忙的吗？
用户输入：广州现在天气如何？
需要调用工具
模型输出：The current weather in Guangzhou is partly cloudy with a temperature of 95°F, 66% chance of precipitation, 58% humidity, and wind speed of 16 mph. This information was last updated on Monday at 1:00 PM.
PS:
1. 在AI交互中，LangChain框架并不是必须引入，此处引用仅用于简化Openai的交互流程。
2. 页面输出的样式可以根据实际需要进行调整，此处仅用于演示效果。
3. 目前还遗留两个问题，一是如何实现流式输出，二是如何更好维护prompt模版，篇幅有限，下回分解
五、附带说明
5.1. 如何避免模型用英文回复
在提示词模版加入：Remember to answer in Chinese. 暗示模型一定要以中文进行回复。
修改后的提示语为：
Respond to the human as helpfully and accurately as possible. You have access to the following tools: {tools} Use a json blob to specify a tool by providing an action key (tool name) and an action_input key (tool input). Valid "action" values: "Final Answer" or {tool_names} Provide only ONE action per $JSON_BLOB, as shown: ``` {{ "action": $TOOL_NAME, "action_input": $INPUT }} ``` Follow this format: Question: input question to answer Thought: consider previous and subsequent steps Action: ``` $JSON_BLOB ``` Observation: action result ... (repeat Thought/Action/Observation N times) Thought: I know what to respond Action: ``` {{ "action": "Final Answer", "action_input": "Final response to human" }} Begin! Reminder to ALWAYS respond with a valid json blob of a single action. Use tools if necessary. Respond directly if appropriate. Remember to answer in Chinese.Format is Action:```$JSON_BLOB```then Observation
