深入Semantic Kernel：插件开发与实践应用（进阶篇）

一、引言

在上一篇入门文章《探索Semantic Kernel：开启AI编程新篇章》中，我们了解了Semantic Kernel的基础知识，包括如何创建内核实例、配置AI模型以及执行基本的AI任务。本文将作为进阶篇，重点介绍如何开发Semantic Kernel插件，并在实际应用中调用这些插件。

二、开发Semantic Kernel插件

Semantic Kernel插件是扩展AI模型功能的模块，它们可以封装特定领域的知识和功能，使得AI模型能够执行更复杂的任务。在本教程中，我们将开发两个插件：TimeInformation和WidgetFactory。

三、实战

3.1 时间信息插件

TimeInformation插件提供了一个函数，用于获取当前的UTC时间。

/// <summary>
/// 返回当前时间的插件
/// </summary>
public class TimeInformation
{[KernelFunction][Description("获取当前UTC时间")]public string GetCurrentUtcTime() => DateTime.UtcNow.ToString("R");
}

3.2 小部件工厂插件

WidgetFactory插件提供了一个函数，用于根据指定的类型和颜色创建小部件。

/// <summary>
/// 创建部件的插件
/// </summary>
public class WidgetFactory
{[KernelFunction][Description("创建指定类型和颜色的部件")]public WidgetDetails CreateWidget([Description("要创建的小部件的类型")] WidgetType widgetType, [Description("要创建的小部件颜色")] WidgetColor[] widgetColors){var colors = string.Join('-', widgetColors.Select(c => c.GetDisplayName()).ToArray());return new(){SerialNumber = $"{widgetType}-{colors}-{Guid.NewGuid()}",Type = widgetType,Colors = widgetColors};}
}

为了使插件能够处理不同的小部件类型和颜色，我们定义了两个枚举类型：WidgetType和WidgetColor。

WidgetDetails类用于存储小部件的详细信息，包括序列号、类型和颜色。

[JsonConverter(typeof(JsonStringEnumConverter))]
public enum WidgetType
{[Description("有用的小部件。")]Useful,[Description("装饰性的小部件。")]Decorative
}[JsonConverter(typeof(JsonStringEnumConverter))]
public enum WidgetColor
{[Description("创建红色物品时使用")]Red,[Description("创建绿色物品时使用")]Green,[Description("创建蓝色物品时使用")]Blue
}public class WidgetDetails
{public string SerialNumber { get; init; }public WidgetType Type { get; init; }public WidgetColor[] Colors { get; init; }
}
/// <summary>
/// 枚举扩展方法
/// </summary>
public static class EnumExtensions
{private static readonly ConcurrentDictionary<Enum, string> DisplayNameCache = new ConcurrentDictionary<Enum, string>();/// <summary>/// 获取枚举字段值的属性。/// </summary>/// <typeparam name="T"></typeparam>/// <param name="enumValue"></param>/// <returns></returns>[UnconditionalSuppressMessage("Trimming", "IL2075", Justification = "Fields are never trimmed for enum types.")]public static T GetAttributeOfType<T>(this Enum enumValue) where T : Attribute{FieldInfo field = enumValue.GetType().GetField(enumValue.ToString(), BindingFlags.Static | BindingFlags.Public);if (field == null){return null;}return field.GetCustomAttributes<T>(inherit: false).FirstOrDefault();}/// <summary>/// 获取enum的显示名称/// </summary>/// <param name="enumValue"></param>/// <returns></returns>public static string GetDisplayName(this Enum enumValue){return DisplayNameCache.GetOrAdd(enumValue, delegate (Enum e){DisplayAttribute attributeOfType = e.GetAttributeOfType<DisplayAttribute>();return (attributeOfType != null) ? attributeOfType.Name : e.ToString();});}
}

3.3 初始化Semantic Kernel实例

#pragma warning disable SKEXP0001, SKEXP0010, SKEXP0050, SKEXP0020, ASP0000
//使用的模型
string model = "gpt-4o-mini";
//使用的openai代理地址，这里也可以使用国产模型和地址。只要是openai格式即可
string endpointKey = "https://xie.openai.com/v1";
//openai 密钥
string apiKey = "sk-";// 创建一个带有OpenAI聊天完成的内核IKernelBuilder kernelBuilder = Kernel.CreateBuilder();kernelBuilder.AddOpenAIChatCompletion(modelId: model,endpoint: new Uri(endpointKey),apiKey: apiKey);//添加打印时间信息插件kernelBuilder.Plugins.AddFromType<TimeInformation>();//添加构建颜色、类型部件插件kernelBuilder.Plugins.AddFromType<WidgetFactory>();Kernel kernel = kernelBuilder.Build();

3.4 四个实战示例

3.4.1 模型幻觉

//示例1：用一个提示来调用内核，该提示要求AI提供它无法提供的信息，并可能产生幻觉
Console.WriteLine("------------------------示例1 模型无法提供的实时信息-------------------------------");
Console.WriteLine(await kernel.InvokePromptAsync("离圣诞节还有几天？"));
Console.WriteLine();

3.4.2 给模型提供时间信息

//示例2：使用模板提示调用内核，该提示调用插件并显示结果
Console.WriteLine("------------------------示例2 使用插件结合问题，给模型提供时间信息--------------------------------");
Console.WriteLine(await kernel.InvokePromptAsync("当前时间为： {{TimeInformation.GetCurrentUtcTime}}。 离圣诞节还有几天？"));
Console.WriteLine();

3.4.3 AI自动调用函数

//示例3：使用提示符调用内核，并允许AI自动调用函数
#pragma warning disable SKEXP0001 // 类型仅用于评估，在将来的更新中可能会被更改或删除。取消此诊断以继续。OpenAIPromptExecutionSettings settings = new() { FunctionChoiceBehavior = FunctionChoiceBehavior.Auto() };
#pragma warning restore SKEXP0001 // 类型仅用于评估，在将来的更新中可能会被更改或删除。取消此诊断以继续。Console.WriteLine("------------------------示例3 模型自动评估是否调用函数获取时间--------------------------------");Console.WriteLine(await kernel.InvokePromptAsync("离圣诞节还有几天？解释你的想法。", new(settings)));Console.WriteLine();

3.4.4 AI自动调用和使用枚举

//示例4：用提示符调用内核，并允许AI自动调用使用枚举的函数
Console.WriteLine("------------------------示例4 模型自动调用函数生成对应颜色组件- -----------------------------");
Console.WriteLine("--------------------示例4.1红色----------------------------");
//因枚举中有红色，AI自动识别并创建红色组件
Console.WriteLine(await kernel.InvokePromptAsync("为我创建一个红色小部件。", new(settings)));
Console.WriteLine();Console.WriteLine("--------------------示例4.2浅绿色----------------------------");//因枚举中有绿色，AI自动识别并创建绿色组件Console.WriteLine(await kernel.InvokePromptAsync("为我创建一个浅绿色小部件。", new(settings)));Console.WriteLine();Console.WriteLine("--------------------示例4.3蓝色----------------------------");//因枚举中有蓝色，AI自动识别并创建蓝色组件Console.WriteLine(await kernel.InvokePromptAsync("为我创建一个蓝色小部件。", new(settings)));Console.WriteLine();// 因枚举中没有紫色，AI会告知用户只能在系统提供的三种颜色中选取Console.WriteLine("--------------------示例4.4紫色----------------------------");Console.WriteLine(await kernel.InvokePromptAsync("为我创建一个紫色小部件。", new(settings)));

四、结论

通过开发和调用Semantic Kernel插件，我们可以将自定义功能和业务逻辑集成到AI模型中，从而创建更加强大和灵活的应用程序。这些插件不仅可以提高开发效率，还可以帮助我们更好地控制AI模型的行为。

在下一篇文章中，我们将探讨如何将Semantic Kernel与其他技术栈和服务集成，以构建更加强大和全面的AI解决方案。

参考资料：
微软文档：https://learn.microsoft.com/en-us/semantic-kernel/overview/

Github：https://github.com/microsoft/semantic-kernel