CognitiveKernel-Pro

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506 50 较难 1 次阅读 5天前NOASSERTIONAgent语言模型开发框架
AI 解读 由 AI 自动生成,仅供参考

CognitiveKernel-Pro 是由腾讯 AI 实验室开源的深度研究智能体框架,旨在构建能够自主执行复杂调研任务的代理模型。它主要解决了传统 AI 在处理需要多步推理、大量信息检索及工具调用的深度研究任务时,往往依赖复杂的强化学习训练且效果不稳定的痛点。

该项目的核心亮点在于提供了一套完全可复现的监督微调(SFT)训练方案。无需使用高门槛的强化学习(RL),CognitiveKernel-Pro 训练出的模型在性能上即可超越 WebDancer 和 WebSailor 等基于 RL 的竞品。此外,它秉持“最大化免费工具”的理念,除可选的谷歌搜索 API 外,其余功能均可通过 DuckDuckGo 等免费接口实现,大幅降低了运行成本。

CognitiveKernel-Pro 特别适合 AI 研究人员、大模型开发者以及希望构建自动化深度调研系统的技术团队使用。通过该项目,用户不仅可以部署一个强大的现成智能体,还能利用其公开的数据集和训练食谱,低成本地定制和训练属于自己的 Agent 基础模型。需要注意的是,由于框架会直接执行生成的代码,建议在沙箱环境中部署以确保系统安全。

使用场景

某生物医药初创公司的数据分析师需要在 48 小时内,从全球数千篇最新的学术论文、临床试验报告及新闻中,梳理出针对特定靶点的药物研发竞争格局。

没有 CognitiveKernel-Pro 时

  • 信息搜集碎片化:分析师需手动在 PubMed、Google Scholar 及各期刊网站间反复切换搜索,极易遗漏非英语或隐藏深度的关键文献。
  • 数据处理耗时巨大:下载后的 PDF、PPT 及网页内容格式杂乱,人工提取实验数据、图表结论并整理成表格往往需要数天时间。
  • 逻辑推导易出错:面对海量异构信息,人工归纳竞争态势时容易因疲劳产生疏漏,难以保证分析逻辑的严密性和一致性。
  • 工具成本高昂:若要实现自动化,通常需购买昂贵的商业情报软件或依赖复杂的强化学习(RL)模型训练,中小团队难以负担。

使用 CognitiveKernel-Pro 后

  • 全域深度自动检索:CognitiveKernel-Pro 自主调用免费搜索工具与浏览器引擎,7x24 小时不间断遍历多语言信源,主动挖掘深网中的高价值论文。
  • 多模态文档智能解析:内置强大的文档处理能力,自动将 PDF、PPT 等非结构化数据转化为标准 Markdown 或 Excel 表格,精准提取关键实验指标。
  • 进化式聚合推理:基于“主动在线探索”机制,CognitiveKernel-Pro 能像资深研究员一样动态调整搜索策略,自动生成逻辑严密的竞争分析报告。
  • 开源低成本落地:无需昂贵的强化学习训练,仅凭监督微调(SFT)食谱即可复现超越 WebDancer 等模型的效果,大幅降低技术门槛与算力成本。

CognitiveKernel-Pro 将原本需要数人周完成的深度调研工作压缩至小时级,让中小团队也能拥有顶级的 AI 情报分析能力。

运行环境要求

操作系统
  • Linux
  • macOS
GPU

未说明 (依赖外部 LLM/VLM 服务,如 vLLM、GPT 或 Claude,本地运行不强制要求 GPU)

内存

未说明 (建议沙箱环境运行,需运行浏览器服务及多个代理,推荐 16GB+)

依赖
notes1. 核心架构为客户端 - 服务器模式:需单独部署 Web 浏览器服务 (基于 Playwright/Node.js) 和 LLM/VLM 推理服务 (如 vLLM),主程序通过 API 调用它们。 2. 安全警告:生成的 Python 代码会直接执行且无安全检查,强烈建议在沙箱环境中运行,并禁用当前用户的 sudo 权限。 3. 系统依赖:Linux 需安装 poppler-utils, default-jre, libreoffice, ffmpeg;macOS 需通过 brew 安装 libreoffice, poppler, ffmpeg。 4. 搜索工具:默认使用付费的 Google Search API,可配置为免费的 DuckDuckGo API。
python3.12
transformers
langchain
langchain_openai
openai
selenium
helium
smolagents
pandas
numpy
boto3
CognitiveKernel-Pro hero image

快速开始

认知内核-Pro:深度研究代理及代理基础模型训练框架

arXiv 数据 ![数据](https://img.shields.io/badge/%F0%9F%A4%97%20Hugging%20 Face-CognitiveKernel--Pro--SFT-ffc107?color=ffc107&logoColor=white) ![模型](https://img.shields.io/badge/%F0%9F%A4%97%20Hugging%20 Face-CognitiveKernel--Pro--Model-ffc107?color=ffc107&logoColor=white)

  • 一个最先进的开源代理,尽可能使用免费工具;唯一需要付费的工具是 Google Search API,如有需要也可替换为免费的 DuckDuckGo API。
  • 完全可复现的开源 SFT 训练配方,性能超越基于 RL 的模型如 WebDancer 和 WebSailor——无需强化学习。

更新

运行认知内核-Pro(简称 CogKernel-Pro)代理

环境

Python

  • 推荐使用 python3.12
  • 依赖:
pip install boto3 botocore openai duckduckgo_search rich numpy openpyxl biopython mammoth markdownify pandas pdfminer-six python-pptx pdf2image puremagic pydub SpeechRecognition bs4 youtube-transcript-api requests transformers protobuf openai langchain_openai langchain
pip install selenium helium smolagents

Web 服务器(由 Playwright 提供支持)

  • 在 Linux 上

    apt-get install -y poppler-utils default-jre libreoffice-common libreoffice-java-common libreoffice ffmpeg
    # for ck_web
    sh ck_pro/ck_web/_web/run_local.sh
    
    • 重要提示:建议在沙箱环境中运行此程序,因为生成的 Python 代码会直接执行,目前尚无安全检查机制。(请禁用您用户的 sudo 权限以确保安全。)
    # run with root
    echo "${USER}" 'ALL=(ALL) NOPASSWD: !ALL' | tee /etc/sudoers.d/${USER}-rule
    chmod 440 /etc/sudoers.d/${USER}-rule
    deluser ${USER} sudo
    hostnamectl set-hostname localhost
    
  • 在 Mac 上

    brew install --cask libreoffice
    brew install poppler
    brew install ffmpeg
    # for ck_web
    sh ck_pro/ck_web/_web/run_local_mac.sh
    
    • 重要提示:建议在沙箱环境中运行此程序,因为生成的 Python 代码会直接执行,目前尚无安全检查机制。(请禁用您用户的 sudo 权限以确保安全。)
    # run with root
    echo "${USER}" 'ALL=(ALL) NOPASSWD: !ALL' | tee /etc/sudoers.d/${USER}-rule
    chmod 440 /etc/sudoers.d/${USER}-rule
    dseditgroup -o edit -d "$USER" admin
    scutil --set HostName localhost
    

示例(一个简单示例)

export PYTHONPATH=/your/path/to/CogKernel-Pro
# 假设我们已经搭建好了 vllm 模型服务器和网页浏览器服务器(目前这些服务正在运行:WEB_IP
WEB_IP=localhost:3001  # 网页浏览器服务器
LLM_URL=http://xx.xx.xx.xx:8080/v1/chat/completions  # vllm 模型服务器
#LLM_URL=gpt:gpt-4.1  # 使用 gpt
#VLM_URL=gpt:gpt-4.1  # 使用 gpt
#LLM_URL=claude:  # 使用 claude
#VLM_URL=claude:  # 使用 claude
# run simple test
MAIN_ARGS="{'web_agent': {'model': {'call_target': '${LLM_URL}'}, 'model_multimodal': {'call_target': '${VLM_URL}'}, 'web_env_kwargs': {'web_ip': '${WEB_IP}'}}, 'file_agent': {'model': {'call_target': '${LLM_URL}'}, 'model_multimodal': {'call_target': '${VLM_URL}'}}, 'model': {'call_target': '${LLM_URL}'}}"
# use "NO_NULL_STDIN=1" for easier debugging
# you can also remove `--input` field to directly input your task from stdin
# you can also remove `-mpdb` flag to run the program directly instead of in debugging mode
NO_NULL_STDIN=1 python3 -u -mpdb -m ck_pro.ck_main.main --updates "${MAIN_ARGS}" --input /your/path/to/simple_test.jsonl --output /your/path/to/simple_test.output.jsonl |& tee _log_simple_test
less -R _log_simple_test  # use 'less -R' to see the colored outputs

示例(在 GAIA 数据集上进行实验)

# 第一步:准备数据
# 解压 gaia 数据(或者您可以自行从 huggingface 下载)
# -> 假设所有 gaia 相关输入文件都与输入 json 元数据文件位于同一目录下
unzip /your/path/to/CogKernel-Pro/Evaluation/gaia2504.zip
# 第二步:准备 web 服务(建议使用台式机或笔记本电脑以获得更好的网络连接)
# -> 按照 "./ck_web/_web/run_local.sh" 准备相关设备
#LISTEN_PORT=3001 npm start
#WEB_IP=localhost:3001  # 网页浏览器服务器
# 第三步:准备一个 vllm 实例用于模型调用
# 使用 gpt
#LLM_URL=gpt:gpt-4.1
#VLM_URL=gpt:gpt-4.1
#export AZURE_OPENAI_ENDPOINT="YOUR_ENDPOINT"
#export AZURE_OPENAI_API_KEY="YOUR_API_KEY"
#export AZURE_OPENAI_API_VERSION="YOUR_API_VERSION"
# 或者使用 claude
#LLM_URL=claude:  # 使用 claude
#VLM_URL=claude:  # 使用 claude
#export AWS_ACCESS_KEY="YOUR_KEY"
#export AWS_SECRET_ACCESS_KEY="YOUR_SECRET_KEY"
LLM_URL=http://xx.xx.xx.xx:8080/v1/chat/completions  # vllm 模型服务器
VLM_URL=http://xx.xx.xx.xx:8081/v1/chat/completions  # 对于 VLM
# 第四步:设置搜索引擎
# 可以使用 google api
#export SEARCH_BACKEND="Google"
#export SEARCH_API_KEY="YOUR_API_KEY"
#export SEARCH_CSE_ID="YOUR_CSE_ID"
# 或者直接使用 DuckDuckGo
export SEARCH_BACKEND="DuckDuckGo"

# 步骤 5:运行
export PYTHONPATH=/your/path/to/CogKernel-Pro/
#pip install ...  # 参见上方的 `Environment`
# 为每次网页调用启动一个新的浏览器会更稳定,需设置 WEB_PORT(浏览器服务的端口)和 WEB_DIR(浏览器服务的主目录)
# 此外,使用非框选截图会稍好一些(请确保更新到最新的 `server.js` 并将 screenshot_boxed 设置为 False)
WEB_DIR=/path/to/_web/  # 放置 `server.js` 和相关 `node_modules` 的目录
WEB_PORT=3001
MAIN_ARGS="{'web_agent': {'model': {'call_target': '${LLM_URL}'}, 'model_multimodal': {'call_target': '${VLM_URL}'}, 'web_env_kwargs': {'web_ip': 'localhost:${WEB_PORT}', 'web_command': 'cd ${WEB_DIR}; LISTEN_PORT=${WEB_PORT} npm start', 'screenshot_boxed': False}}, 'file_agent': {'model': {'call_target': '${LLM_URL}'}, 'model_multimodal': {'call_target': '${VLM_URL}'}}, 'model': {'call_target': '${LLM_URL}'}}"
python3.12 -u -m ck_pro.ck_main.main --updates "${MAIN_ARGS}" --input /your/path/to/gaia_dev.jsonl --output /your/path/to/gaia_dev.output.jsonl |& tee -a _log_gaia_dev

# 步骤 6:分析并检查输出
python -m ck_pro.ck_main.scripts.analyze -f /your/path/to/output/gaia_dev.output.jsonl -b 0

额外运行配置

# 调用 claude+thinking 作为主代理
LLM_URL=gpt:gpt-4.1  # 子代理仍使用 gpt4.1
VLM_URL=gpt:gpt-4.1
export AZURE_OPENAI_ENDPOINT="YOUR_ENDPOINT"  # 在相应表格中找到这些密钥
export AZURE_OPENAI_API_KEY="YOUR_API_KEY"
export AZURE_OPENAI_API_VERSION="YOUR_API_VERSION"
export AWS_ACCESS_KEY="YOUR_KEY"
export AWS_SECRET_ACCESS_KEY="YOUR_SECRET_KEY"
MAIN_ARGS="{'web_agent': {'model': {'call_target': '${LLM_URL}'}, 'model_multimodal': {'call_target': '${VLM_URL}'}, 'web_env_kwargs': {'web_ip': 'localhost:${WEB_PORT}', 'web_command': 'cd ${WEB_DIR}; LISTEN_PORT=${WEB_PORT} npm start', 'screenshot_boxed': False}}, 'file_agent': {'model': {'call_target': '${LLM_URL}'}, 'model_multimodal': {'call_target': '${VLM_URL}'}}, 'model': {'thinking': 'True', 'call_target': 'claude:', 'call_kwargs': {'temperature': 0.2, 'top_p': 0.95, 'max_tokens': 4096}}}"  # 主代理使用 claude+thinking,并允许更高的 max_token 预算

启用反思功能

需要额外配置:

# 评估 LLM 的配置
export EVALUATOR_LLM=gpt:gpt-4.1
# langchain 
export AZURE_OPENAI_API_VERSION=2025-01-01-preview
export OPENAI_API_TYPE=azure_ai
export AZURE_INFERENCE_ENDPOINT=$AZURE_OPENAI_ENDPOINT
export AZURE_INFERENCE_CREDENTIAL=$AZURE_OPENAI_API_KEY

在运行 ck_pro.ck_main.main 时,需添加额外参数 --inference-time-evaluation-method,可选择 no_answergpt_judgeno_answer 仅检查代理是否返回了有意义的内容,而 gpt_judge 则使用 EVALUATOR_LLM 指定的 LLM 对轨迹进行评估,并决定是否需要重试。

python -u -m ck_pro.ck_main.main --updates "${MAIN_ARGS}" --inference-time-evaluation-method gpt_judge --max_retry_num 3 --input /path/to/input --output /path/to/output

数据

保存的数据格式

保存数据的格式如下:

  • 使用 Session 类来保存轨迹 session.py
  • 分析脚本可以帮助理解数据结构 analyze.py
# 每行一个实例
INSTANCE = {
  "id": "任务ID",
  "task": "任务描述",
  "session": {  # 对应 Session 类
    "id": "会话ID",
    "info": {...},  # 其他信息,如模型调用的 token 数量
    "task": "原始任务描述",
    "steps": [  # 每个步骤的信息
      {
        "step_idx": 0,
        "plan": {
          "thought": "模型的思考过程",
          "code": "模型的输出代码",
          "state": {...},  # 更新后的状态
          "llm_input": [],  # 模型的直接输入消息
          "llm_output": "模型的原始输出",  # 模型的原始输出
        },
        "action": {
          "...": ...,  # 类似于 plan
          # "observation": ...,  # 代码执行的简单输出
          # 如果调用子代理,会有更复杂的结构存储子代理的会话
          "observation": {  # 参见 AgentResult 类
            "output": "格式化后的输出",
            "log": "日志",
            "task": "子代理的任务",
            "session": {...},
          },
        },
      },  # 第 0 步
      ...,  # 后续步骤
      {
        "...": ...,  # 计划和行动
        "end": {  # 在最后一步,如果配置了结束模块,也会有相应的部分
          "..."  # 字段与计划和行动类似
        }
      }  # 最后一步
    ],
  },
}

系统提示词

提示词保存在各代理的 prompts.py 文件中,例如 ck_pro/ck_main/prompts.pyck_web/prompts.py

更多详细信息请参阅 详细说明

数据

Multi-hop URLQA 和 AgentWebQA 的查询与答案可在 这里 查看。由于许可限制,部分允许开源发布的 SFT 数据也可在 这里 获取。

我们发布了微调后的 Qwen3-8B-CK-Pro 检查点 在这里

轨迹采样

我们使用 gpt-4.1 来采样轨迹。您需要先下载查询数据,然后运行与前几节类似的主代理执行代码。您可以添加额外的参数 --sampling-mode --evaluation-method llm_score --max_retry_num 3,以便对同一个查询最多尝试 3 次,直到成功为止。

export LISTEN_PORT=XXXX
export WEB_IP=localhost:${LISTEN_PORT}
lsof -ti tcp:$LISTEN_PORT | xargs kill -9
export LLM_URL=gpt:gpt-4.1
export VLM_URL=gpt:gpt-4.1

export AZURE_OPENAI_API_KEY="YOUR_API_KEY"
export AZURE_OPENAI_ENDPOINT="YOUR_ENDPOINT"
export AZURE_OPENAI_API_VERSION=2025-01-01-preview
export MAX_FILE_READ_TOKENS=10000
export MAX_FILE_SCREENSHOT=5
export SEARCH_BACKEND=Google
export SEARCH_API_KEY="YOUR_GOOGLE_KEY"
export SEARCH_CSE_ID="YOUR_CSE_ID"

#langchain
export EVALUATOR_LLM=gpt:gpt-4.1
export AZURE_OPENAI_API_VERSION=2025-01-01-preview
export OPENAI_API_TYPE=azure_ai
export AZURE_INFERENCE_ENDPOINT=$AZURE_OPENAI_ENDPOINT
export AZURE_INFERENCE_CREDENTIAL=$AZURE_OPENAI_API_KEY

export MAIN_ARGS="{'web_agent': {'max_steps': 25, 'model': {'call_target': '${LLM_URL}'}, 'model_multimodal': {'call_target': '${VLM_URL}'}, 'web_env_kwargs': {'web_ip': '${WEB_IP}', 'web_command': 'cd /path/to/ck_pro/ck_web/_web; LISTEN_PORT=${LISTEN_PORT} npm start'}}, 'file_agent': {'max_steps': 20, 'model': {'call_target': '${LLM_URL}'}, 'model_multimodal': {'call_target': '${VLM_URL}'}}, 'model': {'call_target': '${LLM_URL}'}, 'max_steps': 12}"

python -u -m ckv3.ck_main.main --updates "${MAIN_ARGS}" --sampling-mode --evaluation-method llm_score --max_retry_num 3 --input /input/query.jsonl --output /output/trajectory.output.jsonl

拒绝采样与 SFT 数据后处理

运行代码 convert_sft.py,并选择一种拒绝采样的方式(llm_judge 表示使用 langchain 的 LLM 评分,em 表示精确匹配)。

python convert_sft.py --input_file /path/to/trajectory.output.jsonl --output_file XXX.sft.jsonl

腾讯 AI 实验室相关工作的友好链接

  • Cognitive Kernel(NAACL 2025 Demo):Cognitive Kernel-Pro 代理的基础版本。
  • WebVoyagerOpenWebVoyager(ACL 2024 和 ACL 2025):自我改进的多模态代理。
  • WebEvolver, WebCoT(EMNLP 2025 主会和 Findings):通过世界模型和认知行为注入进行 CoT 后训练的代理。
  • Web Agents Rollback:通过显式回滚机制增强 Web 代理。
  • DocBench:用于文档代理的数据生成工具。
  • PersonaHub:利用 10 亿个人物角色大规模生成合成数据。
  • MobileGUI-RL:MobileGUI-RL:通过在线环境中的强化学习推进移动 GUI 代理的发展。
  • WebAggregator:探索与进化:通过主动在线探索扩展进化聚合逻辑,以支持深度研究型代理。

引用本工作

@misc{fang2025cognitivekernelpro,
      title={Cognitive Kernel-Pro: 用于深度研究型代理及代理基础模型训练的框架}, 
      author={方天青、张志松、王晓阳、王睿、秦灿、万宇轩、马俊宇、张策、陈佳琪、李西云、张洪明、米海涛、于东},
      year={2025},
      eprint={2508.00414},
      archivePrefix={arXiv},
      primaryClass={cs.AI},
      url={https://arxiv.org/abs/2508.00414}, 
}

联系方式

tianqfang(at)tencent(dot)com

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