# OPRO Prompt Optimizer

## 功能概述

OPRO (Optimization by PROmpting) 是一个基于大语言模型的提示词优化系统。本项目实现了真正的 OPRO 算法，通过迭代优化系统指令（System Instructions）来提升 LLM 在特定任务上的性能。

### 核心功能

- **系统指令优化**：使用 LLM 作为优化器，基于历史性能轨迹生成更优的系统指令
- **多轮迭代优化**：支持多轮优化，每轮基于前一轮的性能反馈生成新的候选指令
- **智能候选选择**：通过语义聚类和多样性选择，从大量候选中筛选出最具代表性的指令
- **性能评估**：支持自定义测试用例对系统指令进行自动评估
- **会话管理**：支持多个优化任务的并行管理和历史记录

### 用户界面

- **现代化聊天界面**：类似 Google Gemini 的简洁设计
- **侧边栏会话管理**：可折叠的侧边栏，支持多会话切换
- **实时优化反馈**：每轮优化生成 3-5 个候选指令，用户可选择继续优化或执行
- **模型选择**：支持在界面中选择不同的 LLM 模型

## 主要优化改进

### 1. 真正的 OPRO 实现

原始代码实现的是查询重写（Query Rewriting），而非真正的 OPRO。我们添加了完整的 OPRO 功能：

- **系统指令生成**：`generate_system_instruction_candidates()` - 生成多样化的系统指令候选
- **性能评估**：`evaluate_system_instruction()` - 基于测试用例评估指令性能
- **轨迹优化**：基于历史 (instruction, score) 轨迹生成更优指令
- **元提示工程**：专门设计的元提示用于指导 LLM 生成和优化系统指令

### 2. 性能优化

- **候选池大小优化**：从 20 个候选减少到 10 个，速度提升约 2 倍
- **智能聚类选择**：使用 AgglomerativeClustering 从候选池中选择最具多样性的 Top-K
- **嵌入服务回退**：Xinference → Ollama 自动回退机制，确保服务可用性

### 3. API 架构改进

- **新增 OPRO 端点**：
  - `POST /opro/create` - 创建 OPRO 优化任务
  - `POST /opro/generate_and_evaluate` - 生成并自动评估候选
  - `POST /opro/execute` - 执行系统指令
  - `GET /opro/runs` - 获取所有优化任务
  - `GET /opro/run/{run_id}` - 获取特定任务详情
- **会话状态管理**：完整的 OPRO 运行状态跟踪（轨迹、测试用例、迭代次数）
- **向后兼容**：保留原有查询重写功能，标记为 `opro-legacy`

### 4. 前端界面重构

- **Gemini 风格设计**：简洁的白色/灰色配色，圆角设计，微妙的阴影效果
- **可折叠侧边栏**：默认折叠，支持会话列表管理
- **多行输入框**：支持多行文本输入，底部工具栏包含模型选择器
- **候选指令卡片**：每个候选显示编号、内容、分数，提供"继续优化"、"复制"、"执行"按钮
- **简体中文界面**：所有 UI 文本和生成的指令均使用简体中文

## 快速开始

### 环境要求

- **Python** ≥ 3.10（推荐使用 conda 虚拟环境）
- **Ollama** 本地服务及模型（如 `qwen3:8b`、`qwen3-embedding:4b`）
- **可选**：Xinference embedding 服务

### 安装依赖

```bash
# 创建 conda 环境（推荐）
conda create -n opro python=3.10
conda activate opro

# 安装 Python 依赖
pip install fastapi uvicorn requests numpy scikit-learn pydantic
```

### 启动 Ollama 服务

```bash
# 确保 Ollama 已安装并运行
ollama serve

# 拉取所需模型
ollama pull qwen3:8b
ollama pull qwen3-embedding:4b
```

### 启动应用

```bash
# 启动后端服务
uvicorn _qwen_xinference_demo.api:app --host 127.0.0.1 --port 8010

# 或使用 0.0.0.0 允许外部访问
uvicorn _qwen_xinference_demo.api:app --host 0.0.0.0 --port 8010
```

### 访问界面

- **OPRO 优化界面**：http://127.0.0.1:8010/ui/opro.html
- **传统三栏界面**：http://127.0.0.1:8010/ui/
- **API 文档**：http://127.0.0.1:8010/docs
- **OpenAPI JSON**：http://127.0.0.1:8010/openapi.json

### 使用示例

1. **创建新会话**：在 OPRO 界面点击"新建会话"或侧边栏的 + 按钮
2. **输入任务描述**：例如"将中文翻译成英文"
3. **查看候选指令**：系统生成 3-5 个优化的系统指令
4. **继续优化**：点击"继续优化"进行下一轮迭代
5. **执行指令**：点击"执行此指令"测试指令效果
6. **复制指令**：点击"复制"按钮将指令复制到剪贴板

## 配置说明

配置文件：`config.py`

### 关键配置项

```python
# Ollama 服务配置
OLLAMA_HOST = "http://127.0.0.1:11434"
DEFAULT_CHAT_MODEL = "qwen3:8b"
DEFAULT_EMBED_MODEL = "qwen3-embedding:4b"

# OPRO 优化参数
GENERATION_POOL_SIZE = 10  # 生成候选池大小
TOP_K = 5                   # 返回给用户的候选数量
CLUSTER_DISTANCE_THRESHOLD = 0.15  # 聚类距离阈值

# Xinference 配置（可选）
XINFERENCE_EMBED_URL = "http://127.0.0.1:9997/models/bge-base-zh/embed"
```

## 项目结构

```
.
├── _qwen_xinference_demo/
│   ├── api.py                          # FastAPI 主应用
│   └── opro/
│       ├── user_prompt_optimizer.py    # OPRO 核心逻辑
│       ├── prompt_utils.py             # 元提示生成
│       ├── session_state.py            # 会话状态管理
│       ├── ollama_client.py            # Ollama 客户端
│       └── xinference_client.py        # Xinference 客户端
├── frontend/
│   ├── opro.html                       # OPRO 优化界面
│   └── index.html                      # 传统三栏界面
├── examples/
│   ├── opro_demo.py                    # OPRO 功能演示
│   └── client_demo.py                  # API 调用示例
├── config.py                           # 全局配置
├── API.md                              # API 文档
└── README.md                           # 本文件
```

## API 端点

### OPRO 相关（推荐使用）

- `POST /opro/create` - 创建优化任务
- `POST /opro/generate_and_evaluate` - 生成并评估候选
- `POST /opro/execute` - 执行系统指令
- `GET /opro/runs` - 获取所有任务
- `GET /opro/run/{run_id}` - 获取任务详情

### 传统端点（向后兼容）

- `POST /query` - 查询重写（首轮）
- `POST /select` - 选择候选并回答
- `POST /reject` - 拒绝并重新生成
- `POST /message` - 聊天消息

### 通用端点

- `GET /health` - 健康检查
- `GET /version` - 版本信息
- `GET /models` - 可用模型列表
- `POST /set_model` - 设置模型

详细 API 文档请访问：http://127.0.0.1:8010/docs

## 常见问题

### 1. 无法连接 Ollama 服务

确保 Ollama 服务正在运行：
```bash
ollama serve
```

检查配置文件中的 `OLLAMA_HOST` 是否正确。

### 2. 模型不可用

通过 `/models` 端点查看可用模型列表，使用 `/set_model` 切换模型。

### 3. 生成速度慢

- 调整 `GENERATION_POOL_SIZE` 减少候选数量
- 使用更小的模型（如 `qwen3:4b`）
- 确保 Ollama 使用 GPU 加速

### 4. 界面显示异常

硬刷新浏览器缓存：
- **Mac**: `Cmd + Shift + R`
- **Windows/Linux**: `Ctrl + Shift + R`

---

<details>
<summary><b>原始 README（点击展开）</b></summary>

- 项目简介

- OPRO Prompt Optimizer：面向提示优化的交互式系统，支持多轮拒选/再生成、语义聚类去重与 Top‑K 代表选择。
- 后端 FastAPI 提供 REST 接口，前端三栏 UI 便于会话管理与候选挑选。
- 架构概览

- Frontend /ui/ → POST /query 首轮候选 → POST /select 选择并回答 → POST /reject 再生成 → POST /query_from_message 基于最近消息优化 → POST /message 聊天
- OPRO 流程：指令构造 → Qwen 批量生成 → Embedding（Xinference→Ollama 回退）→ 聚类去重 → Top‑K
- 核心实现位置： _qwen_xinference_demo/opro/user_prompt_optimizer.py:45-54 （候选生成）、 _qwen_xinference_demo/opro/xinference_client.py:7-28 （embedding 回退）
- 环境与依赖

- Python ≥ 3.10（建议使用 conda 虚拟环境）
- 必需：Ollama 本地服务与模型（如 qwen3:8b ， qwen3-embedding:4b ）
- 可选：Xinference embedding 服务（ http://127.0.0.1:9997/models/bge-base-zh/embed ）
- Python 依赖： fastapi 、 uvicorn 、 requests 、 numpy 、 scikit-learn 、 pydantic
- 安装与启动

- 安装依赖
  - pip install fastapi uvicorn requests numpy scikit-learn pydantic
- 启动后端服务
  - uvicorn _qwen_xinference_demo.api:app --host 0.0.0.0 --port 8010
- 访问页面
  - 前端三栏 UI： http://127.0.0.1:8010/ui/
  - OpenAPI 文档： http://127.0.0.1:8010/docs
  - OpenAPI JSON： http://127.0.0.1:8010/openapi.json
- 配置

- 文件： config.py
- 关键项
  - APP_TITLE 、 APP_DESCRIPTION 、 APP_VERSION 、 APP_CONTACT （应用元信息，见 _qwen_xinference_demo/api.py:14-26 ）
  - OLLAMA_HOST 、 OLLAMA_GENERATE_URL 、 OLLAMA_TAGS_URL （Ollama 端点）
  - DEFAULT_CHAT_MODEL 、 DEFAULT_EMBED_MODEL （默认模型，用于 _qwen_xinference_demo/opro/ollama_client.py:4-7 与 _qwen_xinference_demo/opro/xinference_client.py:1-6,20-21 ）
  - XINFERENCE_EMBED_URL （优先 embedding 端点）
  - TOP_K 、 CLUSTER_DISTANCE_THRESHOLD （候选选择参数，引用 _qwen_xinference_demo/opro/user_prompt_optimizer.py:19,45 ）
- 统一响应与错误处理

- 成功： {"success": true, "data": {...}}
- 失败： {"success": false, "error": "...", "error_code": "..."} ，状态码保持 HTTP 值
- 应用级异常： AppException(status_code, detail, error_code) _qwen_xinference_demo/api.py:23-39
- 示例：会话不存在抛出 SESSION_NOT_FOUND ，Ollama 调用异常抛出 OLLAMA_ERROR
- API 与示例

- 全量端点与示例：见 API.md
- 健康与版本
  - GET /health 返回 {status, version} _qwen_xinference_demo/api.py:129-134
  - GET /version 返回 {version} _qwen_xinference_demo/api.py:135-138
- 示例脚本
  - 入口： examples/client_demo.py
  - 功能：健康检查 → 创建会话 → 选择候选 → 继续优化 → 聊天 → 会话列表
- 目录结构

- /_qwen_xinference_demo/api.py ：FastAPI 主应用与路由
- /_qwen_xinference_demo/opro/user_prompt_optimizer.py ：OPRO 候选生成与聚类选择
- /_qwen_xinference_demo/opro/xinference_client.py ：Embedding（Xinference→Ollama 回退）
- /_qwen_xinference_demo/opro/ollama_client.py ：Ollama 调用与模型列表
- /_qwen_xinference_demo/opro/session_state.py ：会话态管理
- /frontend/index.html ：三栏 UI 页面
- /API.md ：接口文档
- /examples/client_demo.py ：示例调用脚本
- /config.py ：全局配置
- 常见问题

- 无法访问 /ui/react ：使用 /ui/ ，React 示例仅作演示入口 _qwen_xinference_demo/api.py:133-144
- 模型不可用： /models 查看列表并通过 /set_model 应用；错误返回 MODEL_NOT_AVAILABLE
- 第二轮无相关候选：使用 POST /query_from_message 基于最近消息再生候选 _qwen_xinference_demo/api.py:193-206
- 立即回答诉求：用 POST /answer 先答后给候选 _qwen_xinference_demo/api.py:211-219
- 端口与地址访问差异：在启动命令中明确 --host 0.0.0.0 --port 8010 ，本地浏览器建议访问 127.0.0.1

</details>