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在这个数据驱动的时代,企业越来越依赖于准确、高效的数据处理和分析能力来指导决策和推动业务增长。然而,面对海量且复杂的数据,传统的数据分析和处理方法显得力不从心。为此,结合CrewAI的协作式智能代理框架与Groq的高效计算平台,我们探索了一种创新的解决方案——构建SQL Agent,以实现更加灵活、高效的数据分析和处理。
随着人工智能技术的飞速发展,智能代理(Agents)作为一种能够自主执行任务、交互和学习的智能系统,正在逐渐改变我们处理数据和解决问题的方式。CrewAI作为一种创新的开源框架Multi-Agent架构-CrewAI详解,通过模拟人类专家团队的协作模式,让智能代理能够共同工作,以解决复杂问题。而Groq,则以其卓越的硬件和软件集成能力,特别是其LPU™ Inference Engine,为AI应用提供了前所未有的计算速度和效率。
SQL数据库作为数据管理和分析的基础,具有可靠、快速且能处理大量数据的特点。通过构建SQL Agent,我们可以让智能代理直接与SQL数据库交互,实现数据的实时查询和分析。这种方式不仅提高了数据处理的效率,还确保了数据的准确性和完整性。
传统的文本处理方法在处理复杂数据时往往显得力不从心。而SQL Agent则能够利用SQL语言的强大功能,进行灵活的数据搜索和分析。无论是简单的数据筛选还是复杂的聚合查询,SQL Agent都能轻松应对,为用户提供更加精确和有用的数据支持。
随着企业业务的不断增长,数据量也会持续增加。传统的数据处理系统往往难以应对这种增长带来的挑战。而SQL Agent则具有良好的可扩展性,能够轻松应对海量数据的处理需求。同时,由于SQL数据库本身具有较高的数据安全性,SQL Agent也能够确保数据在处理过程中的安全性和隐私性。
CrewAI是一个开源的智能代理协作框架(Multi-Agent架构:探索AI协作的新纪元),它允许用户创建和管理多个具有不同专业技能和职责的智能代理(Multi-Agent架构-CrewAI详解)。这些代理在CrewAI的协调下共同工作,以实现复杂的任务目标。在构建SQL Agent的过程中,我们可以创建以下几种类型的代理:
数据库开发者代理(Database Developer Agent):负责构建和执行SQL查询语句,与SQL数据库进行交互。
数据分析师代理(Data Analyst Agent):负责分析数据库返回的数据,并生成详细的分析报告。
编辑代理(Editor Agent):基于数据分析的结果,编写执行摘要或报告,以便用户快速理解分析结果。
Groq的LPU™ Inference Engine为SQL Agent提供了强大的计算支持。特别是在处理大规模数据集和复杂计算任务时,LPU™能够展现出其卓越的性能优势。而Llama3作为Groq支持的大型语言模型(LLM),则进一步提升了SQL Agent的自然语言处理能力和理解用户意图的能力。这使得SQL Agent能够更加准确地理解用户的查询需求,并生成更加符合用户期望的响应。
首先,需要为SQL Agent开发一套工具,使其能够安全、高效地与SQL数据库进行交互。这些工具将负责执行SQL查询、管理数据库连接和处理数据库响应。
Database Developer Agent是负责构造和执行SQL查询的关键代理。这个代理将接收用户查询,并根据查询内容生成相应的SQL语句。然后,它将执行这些语句并捕获数据库返回的数据。
Data Analyst Agent负责分析Database Developer Agent返回的数据库数据。它将运用数据分析技能来解读数据,发现数据中的模式和趋势,并准备详细的分析报告。
Editor Agent基于Data Analyst Agent的分析报告,撰写一份执行摘要。这份摘要将简洁明了地概括分析结果,为用户提供易于理解的洞察。
Llama3 70B作为我们的主要LLM,将被集成到整个系统中。它将协助各个代理进行语言处理和理解,确保代理之间以及代理与用户之间的通信顺畅无阻。同时,Llama3 70B还将利用其强大的文本生成能力,为Editor Agent提供撰写执行摘要所需的文本素材。
CODE
安装必要包
!pip install -qUlangchain-core==0.2.9!pip install -qU langchain-community==0.2.5!pip install -qU'crewai[tools]'==0.32.0!pip install -qU langchain-groq==0.1.5
import jsonimport osimport sqlite3from dataclasses import asdict, dataclassfrom datetime import datetime, timezonefrom pathlib import Pathfrom textwrap import dedentfrom typing import Any, Dict, List, Tuple, Unionimport pandas as pdfrom crewai import Agent, Crew, Process, Taskfrom crewai_tools import toolfrom google.colab import userdatafrom langchain.schema import AgentFinishfrom langchain.schema.output import LLMResultfrom langchain_community.tools.sql_database.tool import (InfoSQLDatabaseTool,ListSQLDatabaseTool,QuerySQLCheckerTool,QuerySQLDataBaseTool,)from langchain_community.utilities.sql_database import SQLDatabasefrom langchain_core.callbacks.base import BaseCallbackHandlerfrom langchain_core.prompts import ChatPromptTemplatefrom langchain_groq import ChatGroqfrom google.colab import userdataos.environ["GROQ_API_KEY"] = userdata.get("GROQ_API_KEY")
加载数据并连接数据库
df = pd.read_csv("ds-salaries.csv")df.head()connection = sqlite3.connect("salaries.db")df.to_sql(name="salaries", con=connection)
设置LLM
llm = ChatGroq(temperature=0,#model_name="llama3-70b-8192",model_name="mixtral-8x7b-32768",callbacks=[LLMCallbackHandler(Path("prompts.jsonl"))],)创建tool
db = SQLDatabase.from_uri("sqlite:///salaries.db")@tool("list_tables")def list_tables() -> str:"""List the available tables in the database"""return ListSQLDatabaseTool(db=db).invoke("")list_tables.run()@tool("tables_schema")def tables_schema(tables: str) -> str:"""Input is a comma-separated list of tables, output is the schema and sample rowsfor those tables. Be sure that the tables actually exist by calling `list_tables` first!Example Input: table1, table2, table3"""tool = InfoSQLDatabaseTool(db=db)return tool.invoke(tables)print(tables_schema.run("salaries"))@tool("execute_sql")def execute_sql(sql_query: str) -> str:"""Execute a SQL query against the database. Returns the result"""return QuerySQLDataBaseTool(db=db).invoke(sql_query)execute_sql.run("SELECT * FROM salaries WHERE salary > 10000 LIMIT 5")@tool("check_sql")def check_sql(sql_query: str) -> str:"""Use this tool to double check if your query is correct before executing it. Always use thistool before executing a query with `execute_sql`."""return QuerySQLCheckerTool(db=db, llm=llm).invoke({"query": sql_query})check_sql.run("SELECT * WHERE salary > 10000 LIMIT 5 table = salaries")
创建Agents
1、数据库代理将构建和执行 SQL 查询
sql_dev = Agent(role="Senior Database Developer",goal="Construct and execute SQL queries based on a request",backstory=dedent("""You are an experienced database engineer who is master at creating efficient and complex SQL queries.You have a deep understanding of how different databases work and how to optimize queries.Use the `list_tables` to find available tables.Use the `tables_schema` to understand the metadata for the tables.Use the `execute_sql` to check your queries for correctness.Use the `check_sql` to execute queries against the database."""),llm=llm,tools=[list_tables, tables_schema, execute_sql, check_sql],allow_delegation=False,)2、Data Analyst Agent 将分析数据库数据响应并编写详细的响应
data_analyst = Agent(role="Senior Data Analyst",goal="You receive data from the database developer and analyze it",backstory=dedent("""You have deep experience with analyzing datasets using Python.Your work is always based on the provided data and is clear,easy-to-understand and to the point. You have attentionto detail and always produce very detailed work (as long as you need)."""),llm=llm,allow_delegation=False,)3、报表编辑器代理将根据分析编写执行摘要
report_writer = Agent(role="Senior Report Editor",goal="Write an executive summary type of report based on the work of the analyst",backstory=dedent("""Your writing still is well known for clear and effective communication.You always summarize long texts into bullet points that contain the mostimportant details."""),llm=llm,allow_delegation=False,)创建task
task 1 :提取用户查询所需的数据
extract_data = Task(description="Extract data that is required for the query {query}.",expected_output="Database result for the query",agent=sql_dev,)task2:分析数据库中的数据并编写分析
analyze_data = Task(description="Analyze the data from the database and write an analysis for {query}.",expected_output="Detailed analysis text",agent=data_analyst,context=[extract_data],)task3:从分析中编写报告的执行摘要
write_report = Task(description=dedent("""Write an executive summary of the report from the analysis. The reportmust be less than 100 words."""),expected_output="Markdown report",agent=report_writer,context=[analyze_data],)
设置crew
crew = Crew(agents=[sql_dev, data_analyst, report_writer],tasks=[extract_data, analyze_data, write_report],process=Process.sequential,verbose=2,memory=False,output_log_file="crew.log",)
test query
inputs = {"query": "Effects on salary (in USD) based on company location, size and employee experience"}result = crew.kickoff(inputs=inputs)#####################RESPONSE############################################[2024-07-13 17:45:04][DEBUG]: == Working Agent: Senior Database Developer[2024-07-13 17:45:04][INFO]: == Starting Task: Extract data that is required for the query Effects on salary (in USD) based on company location, size and employee experience.salariesCREATE TABLE salaries ("index" INTEGER,work_year INTEGER,experience_level TEXT,employment_type TEXT,job_title TEXT,salary INTEGER,salary_currency TEXT,salary_in_usd INTEGER,employee_residence TEXT,remote_ratio INTEGER,company_location TEXT,company_size TEXT)/*3 rows from salaries table:index work_year experience_level employment_type job_title salary salary_currency salary_in_usd employee_residence remote_ratio company_location company_size0 2023 SE FT Principal Data Scientist 80000 EUR 85847 ES 100 ES L1 2023 MI CT ML Engineer 30000 USD 30000 US 100 US S2 2023 MI CT ML Engineer 25500 USD 25500 US 100 US S*/The original query is correct and does not contain any of the common mistakes listed. Here is the final SQL query:```SELECT company_location, company_size, experience_level, AVG(salary_in_usd) AS avg_salary FROM salaries GROUP BY company_location, company_size, experience_level```[('AE', 'L', 'MI', 115000.0), ('AE', 'S', 'SE', 92500.0), ('AL', 'S', 'SE', 10000.0), ('AM', 'S', 'MI', 50000.0), ('AR', 'L', 'EN', 31000.0), ('AR', 'S', 'EN', 13000.0), ('AS', 'L', 'EN', 50000.0), ('AS', 'M', 'EN', 20000.0), ('AS', 'S', 'EN', 18053.0), ('AT', 'L', 'MI', 75141.66666666667), ('AT', 'M', 'EN', 50000.0), ('AT', 'M', 'MI', 61467.0), ('AT', 'S', 'SE', 91237.0), ('AU', 'L', 'EN', 56014.0), ('AU', 'L', 'MI', 71783.75), ('AU', 'L', 'SE', 152383.0), ('AU', 'M', 'EN', 54390.333333333336), ('AU', 'M', 'MI', 53368.0), ('AU', 'M', 'SE', 50000.0), ('AU', 'S', 'EN', 150000.0), ('BA', 'S', 'EN', 120000.0), ('BE', 'L', 'EN', 84053.0), ('BE', 'M', 'MI', 88654.0), ('BE', 'M', 'SE', 82744.0), ('BE', 'S', 'EN', 52008.0), ('BO', 'M', 'MI', 7500.0), ('BR', 'L', 'EN', 11197.0), ('BR', 'M', 'MI', 57698.77777777778), ('BR', 'M', 'SE', 21453.5), ('BR', 'S', 'MI', 12901.0), ('BS', 'M', 'MI', 45555.0), ('CA', 'L', 'EN', 83447.8), ('CA', 'L', 'EX', 159006.5), ('CA', 'L', 'MI', 98364.6), ('CA', 'L', 'SE', 120463.83333333333), ('CA', 'M', 'EN', 59500.0), ('CA', 'M', 'EX', 15000.0), ('CA', 'M', 'MI', 84802.33333333333), ('CA', 'M', 'SE', 152392.45283018867), ('CA', 'S', 'EX', 115222.0), ('CA', 'S', 'MI', 75000.0), ('CA', 'S', 'SE', 181369.0), ('CF', 'M', 'SE', 48609.0), ('CH', 'L', 'EN', 63487.5), ('CH', 'L', 'MI', 112549.5), ('CH', 'S', 'EN', 56536.0), ('CL', 'L', 'MI', 40038.0), ('CN', 'L', 'EN', 100000.0), ('CO', 'L', 'SE', 125000.0), ('CO', 'M', 'EN', 21844.0), ('CO', 'M', 'SE', 56500.0), ('CR', 'S', 'EN', 50000.0), ('CZ', 'L', 'MI', 69999.0), ('CZ', 'M', 'EN', 30469.0), ('CZ', 'M', 'MI', 5132.0), ('DE', 'L', 'EN', 80568.71428571429), ('DE', 'L', 'EX', 141846.0), ('DE', 'L', 'MI', 80497.6), ('DE', 'L', 'SE', 90249.25), ('DE', 'M', 'EN', 50436.5), ('DE', 'M', 'EX', 130026.0), ('DE', 'M', 'MI', 68544.0), ('DE', 'M', 'SE', 170163.55555555556), ('DE', 'S', 'EN', 51066.42857142857), ('DE', 'S', 'MI', 68600.33333333333), ('DE', 'S', 'SE', 96578.0), ('DK', 'L', 'EN', 19073.0), ('DK', 'L', 'SE', 88654.0), ('DK', 'S', 'EN', 37252.5), ('DZ', 'M', 'EN', 100000.0), ('EE', 'L', 'SE', 63312.0), ('EE', 'S', 'MI', 31520.0), ('EG', 'M', 'MI', 22800.0), ('ES', 'L', 'EN', 27317.0), ('ES', 'L', 'EX', 79833.0), ('ES', 'L', 'MI', 38228.0), ('ES', 'L', 'SE', 70423.5), ('ES', 'M', 'EN', 23713.75), ('ES', 'M', 'MI', 61223.41176470588), ('ES', 'M', 'SE', 59665.166666666664), ('ES', 'S', 'EX', 69741.0), ('ES', 'S', 'MI', 47282.0), ('FI', 'M', 'MI', 75020.0), ('FI', 'M', 'SE', 68318.0), ('FI', 'S', 'SE', 63040.0), ('FR', 'L', 'EN', 38284.0), ('FR', 'L', 'MI', 52299.333333333336), ('FR', 'L', 'SE', 87267.4), ('FR', 'M', 'EN', 51172.0), ('FR', 'M', 'MI', 69988.375), ('FR', 'M', 'SE', 89845.6), ('FR', 'S', 'EN', 51321.0), ('FR', 'S', 'MI', 52590.666666666664), ('FR', 'S', 'SE', 53654.0), ('GB', 'L', 'EN', 56049.0), ('GB', 'L', 'MI', 89857.77777777778), ('GB', 'L', 'SE', 95091.0), ('GB', 'M', 'EN', 63861.333333333336), ('GB', 'M', 'EX', 143877.5), ('GB', 'M', 'MI', 83154.95238095238), ('GB', 'M', 'SE', 102207.45161290323), ('GB', 'S', 'EN', 55410.0), ('GB', 'S', 'MI', 68182.0), ('GB', 'S', 'SE', 123510.0), ('GH', 'S', 'EN', 7000.0), ('GH', 'S', 'MI', 30000.0), ('GR', 'L', 'EN', 12877.0), ('GR', 'L', 'SE', 47899.0), ('GR', 'M', 'MI', 58574.454545454544), ('GR', 'S', 'MI', 20000.0), ('HK', 'L', 'MI', 65062.0), ('HN', 'S', 'MI', 20000.0), ('HR', 'M', 'MI', 91142.5), ('HR', 'S', 'SE', 45618.0), ('HU', 'L', 'MI', 35735.0), ('HU', 'M', 'EN', 17684.0), ('ID', 'L', 'EN', 15000.0), ('ID', 'L', 'MI', 53416.0), ('IE', 'L', 'SE', 172309.0), ('IE', 'M', 'MI', 88529.5), ('IE', 'M', 'SE', 128981.0), ('IE', 'S', 'SE', 68293.0), ('IL', 'L', 'SE', 423834.0), ('IL', 'M', 'MI', 119059.0), ('IN', 'L', 'EN', 39371.333333333336), ('IN', 'L', 'EX', 76309.0), ('IN', 'L', 'MI', 23267.235294117647), ('IN', 'L', 'SE', 58774.875), ('IN', 'M', 'EN', 18332.625), ('IN', 'M', 'MI', 18229.75), ('IN', 'S', 'EN', 12986.666666666666), ('IN', 'S', 'MI', 15654.0), ('IN', 'S', 'SE', 15806.0), ('IQ', 'S', 'EN', 100000.0), ('IR', 'M', 'EN', 100000.0), ('IT', 'L', 'MI', 51064.0), ('IT', 'L', 'SE', 68293.0), ('IT', 'M', 'EN', 24165.0), ('IT', 'S', 'EN', 21669.0), ('JP', 'S', 'EN', 41689.0), ('JP', 'S', 'MI', 71691.66666666667), ('JP', 'S', 'SE', 214000.0), ('KE', 'S', 'EN', 9272.0), ('KE', 'S', 'MI', 80000.0), ('LT', 'M', 'MI', 94812.0), ('LU', 'L', 'EN', 59102.0), ('LU', 'M', 'EN', 10000.0), ('LU', 'S', 'MI', 62726.0), ('LV', 'M', 'SE', 57946.5), ('MA', 'S', 'EN', 10000.0), ('MD', 'S', 'MI', 18000.0), ('MK', 'S', 'EN', 6304.0), ('MT', 'L', 'MI', 28369.0), ('MX', 'L', 'MI', 30000.0), ('MX', 'L', 'SE', 60000.0), ('MX', 'M', 'MI', 66000.0), ('MX', 'M', 'SE', 170000.0), ('MX', 'S', 'MI', 36000.0), ('MX', 'S', 'SE', 33511.0), ('MY', 'L', 'EN', 40000.0), ('NG', 'L', 'EN', 65000.0), ('NG', 'L', 'MI', 50000.0), ('NG', 'S', 'EN', 10000.0), ('NG', 'S', 'SE', 200000.0), ('NL', 'L', 'EN', 50944.0), ('NL', 'L', 'EX', 84053.0), ('NL', 'L', 'MI', 71314.0), ('NL', 'L', 'SE', 97629.33333333333), ('NL', 'M', 'MI', 102439.5), ('NL', 'S', 'MI', 54634.0), ('NZ', 'S', 'SE', 125000.0), ('PH', 'S', 'SE', 50000.0), ('PK', 'L', 'MI', 8000.0), ('PK', 'M', 'EN', 30000.0), ('PK', 'M', 'MI', 12000.0), ('PL', 'L', 'EX', 153667.0), ('PL', 'L', 'MI', 36227.333333333336), ('PL', 'S', 'MI', 44365.0), ('PR', 'M', 'SE', 167500.0), ('PT', 'L', 'EN', 21013.0), ('PT', 'L', 'MI', 55685.0), ('PT', 'L', 'SE', 68405.66666666667), ('PT', 'M', 'EN', 22809.0), ('PT', 'M', 'MI', 50180.0), ('PT', 'M', 'SE', 53782.333333333336), ('PT', 'S', 'SE', 29944.0), ('RO', 'L', 'MI', 53654.0), ('RO', 'M', 'MI', 60000.0), ('RU', 'L', 'EX', 168000.0), ('RU', 'M', 'EX', 85000.0), ('SE', 'M', 'EN', 80000.0), ('SE', 'S', 'EN', 130000.0), ('SG', 'L', 'EN', 66970.0), ('SG', 'L', 'MI', 82157.0), ('SG', 'L', 'SE', 8000.0), 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'MI', 50000.0), ('AR', 'L', 'EN', 31000.0), ('AR', 'S', 'EN', 13000.0), ('AS', 'L', 'EN', 50000.0), ('AS', 'M', 'EN', 20000.0), ('AS', 'S', 'EN', 18053.0), ('AT', 'L', 'MI', 75141.66666666667), ('AT', 'M', 'EN', 50000.0), ('AT', 'M', 'MI', 61467.0), ('AT', 'S', 'SE', 91237.0), ('AU', 'L', 'EN', 56014.0), ('AU', 'L', 'MI', 71783.75), ('AU', 'L', 'SE', 152383.0), ('AU', 'M', 'EN', 54390.333333333336), ('AU', 'M', 'MI', 53368.0), ('AU', 'M', 'SE', 50000.0), ('AU', 'S', 'EN', 150000.0), ('BA', 'S', 'EN', 120000.0), ('BE', 'L', 'EN', 84053.0), ('BE', 'M', 'MI', 88654.0), ('BE', 'M', 'SE', 82744.0), ('BE', 'S', 'EN', 52008.0), ('BO', 'M', 'MI', 7500.0), ('BR', 'L', 'EN', 11197.0), ('BR', 'M', 'MI', 57698.77777777778), ('BR', 'M', 'SE', 21453.5), ('BR', 'S', 'MI', 12901.0), ('BS', 'M', 'MI', 45555.0), ('CA', 'L', 'EN', 83447.8), ('CA', 'L', 'EX', 159006.5), ('CA', 'L', 'MI', 98364.6), ('CA', 'L', 'SE', 120463.83333333333), ('CA', 'M', 'EN', 59500.0), ('CA', 'M', 'EX', 15000.0), ('CA', 'M', 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data shows that salaries vary significantly across different countries. The top 5 countries with the highest average salaries are:1. United States: $124,1112. Israel: $112,4173. Singapore: $81,1574. Australia: $76,4195. Canada: $74,391On the other hand, the bottom 5 countries with the lowest average salaries are:1. Albania: $10,0002. Armenia: $15,0003. Bosnia and Herzegovina: $18,0004. Bulgaria: $20,0005. Croatia: $22,000**Company Size:**The data suggests that salaries tend to increase with company size. The average salaries for different company sizes are:1. Large companies: $83,4192. Medium companies: $54,3913. Small companies: $43,419**Employee Experience:**The data shows that salaries tend to increase with employee experience. The average salaries for different levels of experience are:1. Executive: $134,4192. Senior: $83,4193. Mid-level: $54,3914. Entry-level: $43,419**Interaction between Company Location and Company Size:**The data suggests that the effect of company size on salary varies across different countries. For example, in the United States, large companies tend to pay significantly higher salaries than small companies, while in India, the difference in salaries between large and small companies is relatively small.**Interaction between Company Location and Employee Experience:**The data suggests that the effect of employee experience on salary varies across different countries. For example, in the United States, executives tend to earn significantly higher salaries than entry-level employees, while in India, the difference in salaries between executives and entry-level employees is relatively small.Overall, the analysis suggests that salaries are influenced by a combination of factors, including company location, company size, and employee experience. Understanding these factors can help companies develop more effective compensation strategies to attract and retain top talent.[2024-07-13 17:45:45][DEBUG]: == Working Agent: Senior Report Editor[2024-07-13 17:45:45][INFO]: == Starting Task:Write an executive summary of the report from the analysis. The reportmust be less than 100 words.[2024-07-13 17:45:58][DEBUG]: == [Senior Report Editor] Task output: ### Executive SummaryThe analysis of salary effects based on company location, size, and employee experience reveals significant variations. Key findings include:* Top 5 countries with highest average salaries: United States ($124,111), Israel ($112,417), Singapore ($81,157), Australia ($76,419), and Canada ($74,391)* Bottom 5 countries with lowest average salaries: Albania ($10,000), Armenia ($15,000), Bosnia and Herzegovina ($18,000), Bulgaria ($20,000), and Croatia ($22,000)* Salaries increase with company size: Large ($83,419), Medium ($54,391), and Small ($43,419)* Salaries increase with employee experience: Executive ($134,419), Senior ($83,419), Mid-level ($54,391), and Entry-level ($43,419)* Company location and size interact, with varying effects on salary across countries* Company location and employee experience interact, with varying effects on salary across countriesOverall, the analysis highlights the importance of considering multiple factors when developing compensation strategies to attract and retain top talent.
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