[論文レビュー] Beyond Self-Talk: A Communication-Centric Survey of LLM-Based Multi-Agent Systems

Bingyu Yan, Zhou, Zhibo+7 more|ArXiv.org|Feb 20, 2025

Semantic Web and Ontologies被引用数 6

ひとこと要約

この調査は、LLMベースのマルチエージェントシステムの通信中心のフレームワークを提示し、システムレベルと内部通信、アーキテクチャ、目標、戦略、内容を詳述し、課題と将来の方向性を概説する。

ABSTRACT

Large language model-based multi-agent systems have recently gained significant attention due to their potential for complex, collaborative, and intelligent problem-solving capabilities. Existing surveys typically categorize LLM-based multi-agent systems (LLM-MAS) according to their application domains or architectures, overlooking the central role of communication in coordinating agent behaviors and interactions. To address this gap, this paper presents a comprehensive survey of LLM-MAS from a communication-centric perspective. Specifically, we propose a structured framework that integrates system-level communication (architecture, goals, and protocols) with system internal communication (strategies, paradigms, objects, and content), enabling a detailed exploration of how agents interact, negotiate, and achieve collective intelligence. Through an extensive analysis of recent literature, we identify key components in multiple dimensions and summarize their strengths and limitations. In addition, we highlight current challenges, including communication efficiency, security vulnerabilities, inadequate benchmarking, and scalability issues, and outline promising future research directions. This review aims to help researchers and practitioners gain a clear understanding of the communication mechanisms in LLM-MAS, thereby facilitating the design and deployment of robust, scalable, and secure multi-agent systems.

研究の動機と目的

• LLM-MASをマクロからミクロまで理解するための通信中心のフレームワークを定義する。
• LLM-MASにおける協調と協力を説明するために、システムレベルのアーキテクチャと通信目標を分析する。
• 戦略、パラダイム、オブジェクト、コンテンツを含むシステム内部の通信メカニズムを検討し、エージェント間の相互作用を説明する。
• 拡張性、セキュリティ、多模態統合といった課題を特定し、今後の研究の方向性を提案する。
• 通信要素が多様な応用で集団知性をどのように実現するかを示す。

提案手法

• LLM-MASを、事前に定義された通信アーキテクチャ内で通信目標に駆動された自動化システムとして定義する。
• 2層のフレームワークを提案する：システムレベルの通信（組織と目標）とシステム内部の通信（戦略、パラダイム、オブジェクト、コンテンツ）。
• 文献調査と表の要約を通じて、通信アーキテクチャと通信目標によって既存のLLM-MASの研究を分類・総合する。
• 現実世界の例を分解し、協調的な通信がどのように効果的なマルチエージェント挙動を導くかを示す。
• 設計、競争、マルチモーダリティ、セキュリティ、ベンチマーキングにおける将来の研究方向を概説し、課題と機会を議論する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 LLM-MASの協調と性能を支配する主要なシステムレベルのアーキテクチャと通信目標は何か？
• RQ2 内部通信の戦略、パラダイム、オブジェクト、コンテンツは、LLM-MASにおける協調的な問題解決にどのように影響するか？
• RQ3 主要な課題（拡張性、セキュリティ、マルチモーダル統合）と、LLM-MASを進展させる機会は何か？
• RQ4 統一的な通信中心フレームワークは、多様なLLM-MASアプリケーションの分析と設計をどのように改善できるか？

主な発見

• 2レベルの通信中心フレームワーク（システムレベルとシステム内部）は、LLM-MASのワークフローを全体的に俯瞰する。
• 5つのアーキテクチャ（Flat, Hierarchical, Team, Society, Hybrid）は、拡張性、柔軟性、効率の点で様々なトレードオフを提供する。
• 3つの主要な通信目標（Cooperation, Competition, Mixed）は、エージェント間の相互作用とシステムダイナミクスを形成する。
• 4つの内部通信次元（Strategie, Paradigm, Object, Content）とその組み合わせは、マイクロレベルの調整を説明する。
• 新たな課題には、設計最適化、セキュリティ、マルチモーダル統合、跨ドメインベンチマークの必要性が含まれる。