【论文笔记•(多智能体)】A Knowledge-driven Adaptive Collaboration of LLMs for Enhancing Medical Decision-making
1 一句话总结
本文提出KAMAC(知识驱动的自适应多智能体协作框架),旨在解决现有大语言模型(LLMs)多智能体协作在医疗决策中存在的静态预分配角色局限,通过初始咨询、知识驱动协作讨论(动态检测知识缺口并招募专家)和最终决策三阶段,实现灵活可扩展的跨专科协作;在 MedQA 和 Progn-VQA 两大医疗基准数据集上,KAMAC 基于 GPT-4.1-mini 和 DeepSeek-R1 模型,在准确率(Acc)、精确率(Prec)等四项核心指标上显著优于单智能体和先进多智能体方法(如 MDAgents),尤其在癌症预后等复杂临床场景中表现突出,且平均专家招募数量比 MDAgents 低 53%-56%,兼具高准确性与成本效益。
2 论文基本信息
🏫单位:穆罕默德·本·扎耶德人工智能大学
🔖会议:EMNLP 2025 Main
⏰阅读时间:2025.12.14
🛤️论文地址:A Knowledge-driven Adaptive Collaboration of LLMs for Enhancing Medical Decision-making - ACL Anthology
🔠代码:XiaoXiao-Woo/KAMAC: A Knowledge-driven Adaptive Collaboration of LLMs for Enhancing Medical Decision-making
3 研究的核心问题和背景
- 医疗决策特性:诊断、预后等临床任务需整合多专科知识,传统依赖多学科团队(MDTs),而 LLMs 凭借强推理能力在医疗决策中展现潜力。
- 现有技术瓶颈:
- 单智能体:难以覆盖复杂跨专科知识;
- 多智能体协作(如 MDAgents、多数投票):采用静态预分配角色,无法动态检测知识缺口(KG),协作易陷入孤立观点堆砌,适配性不足。
- 研究目标:提出自适应多智能体框架,实现专家团队动态扩展,提升医疗决策的准确性与灵活性。
4 框架及具体实现
如上图所示,框架主要包含三个阶段,总结如下表所示:
4.1 初始咨询
在此阶段,会给一个临床问题 Q,KAMAC 首先从一个预定义的专家库中招募一个或多个专家代理👨⚕️来执行初始查询。每个代理有不同的临床角色,这有提示词P 1 P_{1}P1设置。然后由提示词P 2 P_{2}P2来指示专家代理独立分析问题,产生诊断意见或治疗建议。
4.2 知识驱动协作讨论
专家代理之间进行多轮讨论,每轮讨论开始时,专家交换他们的观点,使用代理交互提示P 3 P_{3}P3让他们互相批评对方的回答,逐步解决分歧。在每轮讨论结束时,专家会被提示评估是否存在知识缺口(knowledge gap),如果有这种缺口,那么会继续针对性的招募专家来解决发现的不足。新招募的代理接收当前讨论的上下文历史作为少样本学习输入,并相应一开始的问题。
在整个讨论的过程中,所有的代理都通过提示词P 6 P_{6}P6来更新各自的推理。整个过程一个持续到达到以下两个条件中的其中一个条件:
1️⃣通过使用提示词P 3 P_{3}P3达成共识。
2️⃣达到最大讨论次数。
4.3 决策制定
在最后阶段,KAMAC调用一个调节代理(通常是一个通用的大型语言模型)来生成最终决策。主持人接收代理的最新评论集和完整的讨论历史,并通过决策提示合成响应(P 7 P_{7}P7)。
5 实验
5.1 数据集
1️⃣MedQA:为医学选择题,涵盖多科医疗知识,使用测试集中的 1273 个样本。
2️⃣Progn-VQA:为医学视觉问答对,头颈部癌症 CT 影像 + 结构化临床数据(如 TNM 分期、治疗方案),使用测试集中的 750 个样本。
5.2 实验细节
- 模型:主要使用 GPT-4.1-mini(温度 = 0,确保确定性输出),额外验证 DeepSeek-R1;
- 对比方法:单智能体(含 CoT)、多数投票(5 名专家)、共识法、MDAgents(问题驱动招募);
- 关键参数:最大讨论轮数 R=3,初始专家数 = 1。
5.3 评估指标
5.4 实验结果
1️⃣使用GPT-4.1mini 的结果:
2️⃣使用DeepSeek-R1和GPT-4.1-mini对MedQA和program - vqa进行基线和KAMAC在四个指标及其平均值上的性能比较:
3️⃣初始代理数量的设置比较:
这表明,一开始就引入多个代理可能效果并不好,会在早期引入重叠或不相关的视角,从而增加后续决策中的冗余和噪声。