递归自我改进(Recursive Self-Improvement):当 AI 开始改进自己,智能爆炸还有多远?
“让一台超智能机器去设计更好的机器,毫无疑问会随之而来一场’智能爆炸’。”
—— I. J. Good,1965;但这是一条基于条件的推论,不是一条已被证明的增长定律。
引言:从解决问题,到改进解决问题的方法
在上一篇关于《Graph Engineering》的文章中,我们讨论了一个问题:能否用外层循环,不断优化 Agent 系统的组织结构? [3] 如果把这个问题再往前推一步,就会遇到 Recursive Self-Improvement(RSI,递归自我改进):当 AI 不只是完成任务,也参与改进自己完成任务的方法时,会发生什么?
这个问题既有令人兴奋的一面,也很容易被夸大。今天的 Agent 已经可以根据反馈修改提示词、工具、工作流,甚至自己的代码;但这并不意味着 AI 已经具备不受限制、自我加速的通用进化能力。
本文的核心判断是:RSI 的局部进展是真实的,但从"系统变得更好"到"系统越来越擅长改进自己",中间仍有很长的距离。

一、什么是 RSI?三个必须分开的层次
假设我们有一个 Coding Agent。它收到任务后写代码、运行测试、读取错误日志,再修改代码直到测试通过。这是一个有反馈的任务执行循环,但它未必构成自我改进:如果下一次运行仍然从同样的配置开始,系统只是解决了眼前的问题。
现在假设,Agent 发现自己经常在大文件中定位错误失败,于是提出一个改动:增加基于语法树的代码检索工具。经过独立测试后,这个工具被保留下来,并在之后的任务中使用。此时,系统发生了跨任务的持久改进。
再进一步,如果新版本不仅更会完成任务,还能更有效地发现、提出和验证下一轮系统改进,我们就开始接近 RSI 最有意思的部分:改进"改进自身"的能力。
可以把这几个层次放在一起理解:
| 层次 | 改的是什么 | 是否跨任务持久 | 后继系统是否参与下一轮改进 |
|---|---|---|---|
| Self-correction(自我纠错) | 当前答案或当前任务的执行步骤 | 否 | 否 |
| Self-improvement(自我改进) | 保存有效变化,让后续任务受益 | 是 | 否 |
| Recursive self-improvement(递归自我改进) | 后继系统参与下一代改进 | 是 | 是;更强的意义上,它还更擅长产生和验证改进 |
这一划分是为了理解问题而采用的工作定义,并不是所有论文都遵守的统一标准。有些研究会把有界的代码自修改称为 RSI;另一些讨论则用 RSI 指向更完整的模型设计、训练和后继部署。阅读论文时,比争论标签更重要的是追问:究竟改了什么?改动由谁提出和选择?它是否持续进入下一轮? [6]
系统性能提高,不自动等于改进机制变强;存在递归循环,也不自动等于增长会越来越快。
1.1 为什么 RSI 现在受到关注?
RSI 的思想很早就存在。I. J. Good 曾讨论过一种可能性:如果足够强的机器能够设计更强的机器,那么机器设计本身可能进入加速循环。这是后来"智能爆炸"讨论的重要思想来源,但它是基于条件的推论,不是一条已经得到证明的增长定律 [4]。
今天这个问题重新受到关注,有更实际的工程原因。大语言模型可以阅读和修改代码;Agent 可以调用工具并执行实验;软件测试、编译器、模拟器和数学检验器,又能为一部分任务提供自动反馈。
当这几件事结合在一起,原本由工程师主导的"提出方案—实现—测试—调整"过程,开始有一部分能够交给 AI 执行。但提出一个候选方案,比可靠地判断它是否真正更好容易得多;这也正是 RSI 的核心难点。
二、Gödel Machine 与 Self-Evolving Agents:理论和实践之间
2.1 Gödel Machine:先证明,再修改
2003 年,Jürgen Schmidhuber 提出了 Gödel Machine。它是一个可以分析和修改自身程序的理论模型,其中包括执行任务的程序和负责搜索证明的程序 [5]。
它的关键思想是:只有当系统能够在给定公理、效用函数和环境假设下证明某次自我修改值得执行时,才切换到新版本。 被修改的部分甚至可以包括证明搜索机制本身。
这里的"最优"有严格条件。它并不是说系统能找到现实世界中所有可能程序的绝对最优解,而是说:在给定形式化假设下,已证明的切换优于继续运行原证明搜索器、等待其他改写的方案。如果效用函数没有覆盖真实风险,或者有效改动无法在可用资源内被证明,这个理论保证就不能直接解决现实问题 [5]。
Gödel Machine 因而更适合被视为理论上的自修改模型,而不是一套可以直接用于构建今天的 LLM Agent 的成熟框架。
2.2 Self-Evolving Agents:把证明门槛换成经验反馈
今天更活跃的研究方向是 Self-Evolving Agents,即能够根据经验持续改变自身行为或组成部分的 Agent。它们通常不要求对每次改写进行形式证明,而是使用测试、奖励、执行反馈或人工评价来决定是否保留变化 [6]。
这些系统可能进化的对象并不相同:
- Prompt 与 Memory:更新指令、总结失败经验、保存可复用知识。
- Tools 与 Skills:创建或改进工具,将成功的操作保存为技能。
- Workflow 与 Graph:调整任务分解、角色分工、路由和验证方式。
- Agent Code 与 Harness:修改工具调用、上下文管理或控制逻辑。
- Model 与 Training:通过数据生成、微调或强化学习改变模型参数。
例如,Voyager 在 Minecraft 中不断探索,将成功的可执行程序保存到技能库,之后再检索和组合这些技能。它展示了在不更新基础模型权重的情况下积累能力的可能性,但它并没有因此证明自己的通用学习算法会持续自我改进 [7]。
因此,自进化 Agent 与 RSI 有交集,但不能画等号。一个系统可以长期积累记忆,却没有修改自己的改进机制;也可以通过修改 Agent 代码形成有限的递归过程,却仍然依赖固定的基础模型和外部评价器。
三、从 Gödel Machine 到现代 Agent:几项代表性工作
3.1 Darwin Gödel Machine:让 Agent 修改自己的代码
Darwin Gödel Machine(DGM)是理解现代 Agent 自修改的重要案例。它继承了 Gödel Machine 中"系统可以修改自身"的思想,但不再要求对每次修改给出形式证明,而是使用编程任务上的经验评估 [8]。
其基本过程是:
选择一个已有 Agent
↓
分析执行日志与失败模式
↓
修改 Agent 的提示、工具或代码
↓
在编程任务上运行与评估
↓
将候选版本和结果放入 Archive
↓
从不同版本继续探索下一代这里的 Archive 不只是保存一个"冠军"。不同版本可以形成不同的改进路径;暂时分数不高的版本,也可能成为后续改进的起点。DGM 的实验表明,在特定设置下,代码自修改和保留多条探索路径都有实际价值 [8]。
但经常被引用的"SWE-bench 从 20% 到 50%“需要小心理解:初始版本的 20% 来自 60 题记录,论文报告的最优版本 50% 来自逐步筛选后的 200 题子集,两者不能直接当成同一题集上的精确提升;更不能误写成完整 500 题的成绩 [8]。
Polyglot 的完整 225 题重测中,论文报告初始版本为 14.2%,最佳版本为 30.7%。这是更有说服力的局部成果,但最优版本仍经过搜索和选择。DGM 改进的是 Agent 的代码与运行方式,基础模型和外层搜索控制器仍然受到既定设置的约束 [8]。
DGM 说明 Agent 可以参与改进 Agent;它没有证明模型会因此无限变强,也不具有 Gödel Machine 的形式证明保证。
3.2 HyperAgents:让"改进者"也成为可修改对象
Meta 等研究者提出的 HyperAgents 将 Task Agent 和 Meta Agent 放在同一个可编辑的程序中:前者负责解决问题,后者负责读取代码和历史结果,并提出下一代的修改。这样,系统不仅可以修改解题流程,也可以修改提出改进的部分逻辑 [24]。
论文中的 DGM-HyperAgents 仍然使用外层 Archive 来保存多个版本。在主要实验中,基础模型权重、任务分布、评价协议和 Archive 的选择机制依然固定。研究者在编程、论文接收预测和机器人奖励设计等任务上观察到了有希望的结果,但部分与较强人工设计基线的差异没有达到统计显著 [24]。
因此,HyperAgents 更接近"改进机制也在可搜索范围内"的研究目标,却不是全系统无约束自治进化的证明。它与 DGM 的区别也不应被夸大为一个可以自修改、另一个完全不可以:更准确地说,HyperAgents 明确把 Task Agent 和 Meta Agent 一起纳入了可编辑程序。
3.3 AIDE²:改进后的 Agent,更擅长改进了吗?
如果说 DGM 把自修改做成了可运行实验,那么 AIDE² 把评估问题往前推进了一步。它用外层研发 Agent 改写内层 AI 研发 Agent,再按固定任务预算评估候选版本 [9]。
研究者报告,在一条为期 8 天的实验轨迹中,系统提出 99 个改写候选,接受了其中 7 次;用于选择的综合分数从 0.703 提高到 0.778。这里的轨迹有 100 个节点,指的是初始版本加 99 个候选,不是 100 台计算机。作者还在未参与版本选择的任务上检验了部分改进是否迁移 [9]。
这项工作最值得关注的,是它专门提出了一个”点火测试"(ignition test):把进化得到的 Agent 放到外层,看看它是否比原来的改进者更擅长推动下一轮自我改进。
结果并没有证明这一点。论文中两组各有三次运行,平均最终成绩相近;作者明确指出,样本量和结果波动使比较尚无定论。这个结果很重要,因为它提醒我们:即使后继系统在任务上更强,也必须单独测试它是否更擅长改进系统。 [9]
3.4 AlphaEvolve:进化的是算法,不一定是自己
Google DeepMind 的 AlphaEvolve 把大语言模型生成代码的能力与进化搜索结合起来:模型提出程序变体,自动评价器执行并打分,表现较好的候选被保留并用于生成后续版本 [10]。
它展示了算法发现的实际潜力。例如,研究者报告了一种计算两个 4×4 复数矩阵乘积的算法,只需 48 次复数标量乘法。这是特定代数问题上的结果,不能直接理解成所有矩阵乘法都在实际硬件上更快 [10]。
AlphaEvolve 也被用于优化数据中心调度和训练相关计算。它说明 AI 可以改进未来 AI 研发所依赖的基础设施;但其主要进化对象是被指定的算法或程序。优化一个算法,不等于已经证明它能持续修改自己的改进机制。
3.5 AFlow:用搜索优化 Agent Graph
AFlow 研究的是另一个层面:如何自动生成和优化 Agent Workflow。它把工作流表示为由节点和边连接的代码,再通过蒙特卡洛树搜索(MCTS)与执行反馈探索不同方案 [11]。
这正好连接了上一篇 Graph Engineering 的问题:Graph 不一定永远由人手工设计。 系统可以尝试不同的步骤、调用顺序和协作结构,再根据评估结果筛选方案。
不过,自动搜索 Graph 不必然是强意义上的 RSI。如果负责提出和选择 Graph 的外部搜索过程始终不变,那么它证明的是工作流优化,而不是"优化器自己越来越擅长优化"。
四、RSI 与 Harness、Loop、Graph Engineering 的关系
在前面的三篇文章中,我们分别讨论了《Harness Engineering》[1]、《Loop Engineering》[2] 和《Graph Engineering》[3]。一个常见误解是把它们理解为一条互相替代的升级路线:Harness → Loop → Graph → RSI。
更准确的理解是:前三者描述系统设计的不同维度,RSI 描述系统如何跨版本地改变这些维度。 它们之间有重叠,不存在所有文章都共同遵守的唯一分层标准。
4.1 Harness:Agent 靠什么运行?
Harness 是围绕模型构建的运行支撑,包括工具接口、上下文、记忆、权限、沙箱、日志、验证和恢复机制。它决定 Agent 可以访问什么,以及哪些行为会被允许或阻止 [1]。
当 Agent 根据历史失败修改工具、提示或上下文管理,并让通过验证的改动用于后续运行时,Harness 就从运行基础设施变成了进化对象。DGM 的很多修改正发生在这一层。
需要区分的是,OpenAI 的 Codex Harness Engineering 案例主要展示工程团队如何设计 Agent 可读的仓库、反馈和约束,让 Agent 更可靠地构建产品。Agent 参与完善工作环境,并不自动等于该案例已经证明完整的自主 RSI [21]。
4.2 Loop:工作如何根据反馈推进?
Loop Engineering 关注的是目标、行动、观察、验证、重试和停止条件 [2]。一段 Loop 可以发生在单次任务中,也可以发生在跨任务的系统优化过程中。
LangChain 描述的第四层 Hill-climbing Loop,会分析多次运行产生的轨迹,并据此调整 Prompt 或工具配置 [22]。这与 RSI 的联系比"测试失败后重试"更近:外层循环的输出,是下一轮运行所使用的系统。
但是否构成更强的递归,还要看是谁生成改动、改动是否持久,以及下一代系统是否参与了后续改进。固定脚本每周重写一次 Prompt,可能是有价值的自动优化,却不能仅凭"循环运行"就证明改进能力在自我增强。
4.3 Graph:多个工作单元如何协作?
Graph Engineering 关注节点、边、共享状态和路由 [3]。节点可以是 Agent,也可以是确定性的代码、测试器或人工审批;它不一定需要每个节点都是一个 Agent,也不要求整个图都由模型控制。
例如,版本改进可以组织成:
历史轨迹 ─→ 诊断节点 ─→ 改动提案 ─→ 隔离执行
↓
独立评估 ← 候选版本
↓
通过 → 人工/策略门控 → 部署
拒绝 → 保存原因 → 继续搜索这里 Graph 决定谁负责诊断、谁可以调用工具、谁验证结果,以及失败后如何返回。Loop 决定这个过程什么时候重复、预算是多少、什么时候停止。Harness 则提供执行环境与约束。
需要澄清的是,这里讨论的 Graph 是工作流和控制流图:节点表示执行单元,边表示数据传递或控制转移。它与知识图谱不同;后者的节点和边主要表示实体及其语义关系,可以为 Agent 提供知识,但不必然决定下一步调用哪个节点。
如果系统进一步根据运行反馈修改节点职责、路由规则或验证位置,Graph 本身就成了进化对象。这是从静态 Graph Engineering 走向 Adaptive Graph Engineering 的一种方式。但即使 Graph 会变化,仍需要证明变化是持久且有效的;运行时根据条件选择不同路径,不等于跨版本地改进了 Graph。
4.4 一张统一的心智地图
Model 提供基础推理和生成能力
Harness 提供工具、环境、权限和可观测性
Loop 组织行动、反馈、验证与停止
Graph 组织节点、状态、路由与协作
RSI 让系统参与改进上述组成,并使有效变化进入后续版本这个图不是严格的包含关系。现实中的 Harness 往往已经包含 Loop 和 Graph 的实现;同一个系统也可能由多个 Harness 和多个相互连接的 Loop 构成。这里的价值在于区分分析视角,而不是重新发明彼此隔离的技术层。
Harness 解决"能做什么",Loop 解决"如何迭代",Graph 解决"如何协作";RSI 进一步追问:系统能否让这些机制随经验变得更好?
五、有哪些值得关注的框架与研究路线?
讨论框架时,首先要区分"能搭建 Agent“和”内置自我改进"。LangGraph、OpenHands 等可以用于构建 Agent 或 Coding Agent,但使用这些框架本身,并不意味着系统会自主进化 [16] [17]。
| 研究目标 | 代表工作 | 进化对象 | 需要注意的边界 |
|---|---|---|---|
| Agent 自修改 | DGM、SICA [8] [23] | Agent 代码、工具、提示 | 题集反复使用;改进不单调 |
| Prompt / 指令优化 | GEPA [12] | 提示词与模块指令 | 优化 Prompt ≠ 修改模型权重 |
| 算法 / 工作流搜索 | AlphaEvolve、OpenEvolve、AFlow [10] [15] [11] | 程序、工作流图 | 外层搜索器本身通常固定 |
| Harness 跨任务演化 | GEAR [25] | 工具、环境、上下文管理 | 预印本与快速迭代中的研究软件 |
| 参数更新 | Agent Lightning、SEAL [13] [14] | 模型权重 | 权重适应 ≠ 自主重写研发流程 |
| 科学工作流 | The AI Scientist-v2 [18] | 想法、实验、论文生成 | 能写论文 ≠ 可靠发现科学规律 |
几点补充说明:
Agent 自修改:SICA 允许 Agent 修改自己的代码,并在固定任务集上进行多轮评估;其论文显示过明显提升,同时也存在题集反复使用和改进不单调的问题 [23]。
算法与工作流搜索:OpenEvolve 是独立的开源程序演化项目,受 AlphaEvolve 启发,并非 Google 官方发布的 AlphaEvolve 源码 [15]。
Harness 的跨任务演化:GEAR 是 2026 年公开的早期开源研究项目。它让任务 Agent 收集轨迹,再由 Meta Agent 基于跨任务反馈提出和评测 Harness 修改。项目方报告了特定配置下的结果,但它仍是预印本和快速迭代中的研究软件;已公开结果不能直接证明独立任务上的通用收益 [25]。
科学工作流:The AI Scientist-v2 是自动科研的代表案例,但能生成一篇研究论文,不等于系统已经可靠地发现可重复的科学规律,也不等于它会自动改进自己的科研能力 [18]。针对早期版本的独立评估也观察到实验执行等方面的困难,但不能将其直接作为对 v2 的评测 [19]。
这些工作关注的是不同的进化对象和反馈条件。它们可以组合使用,但不应被当成一组已经实现完整 RSI 的同类产品。
六、剥离炒作:如何判断系统是否真的在进化?
看到一个系统的 Benchmark 得分提高,我们至少要追问五个问题。
6.1 改进发生在哪里?
Prompt 更好、记忆更多、工具更强、Graph 更合理,或者基础模型权重发生变化,都是不同类型的进步。它们可能提升最终结果,但不能统称为"模型自身变聪明了"。
同样,冻结模型并不意味着系统无法获得有价值的持续改进;但将工具和 Harness 改进视为与训练出更强的基础模型完全等价,也会掩盖技术上的差异。
6.2 有没有控制预算与基线?
一个进化系统尝试了 1,000 个候选,另一个基线只运行一次,前者最终分数更高并不奇怪。应同时报告模型版本、候选数量、运行时间、Token、美元、算力和人工参与,并与同预算的重试、随机搜索或人工设计版本比较。
DGM 的 SWE-bench 实验约需两周、约 22,000 美元 API 成本。这不是否定它的价值,而是提醒我们:提高任务分数与提高单位成本下的改进效率,是两个不同的问题。 [8]
6.3 有没有真正留出的任务?
如果系统反复在同一批题目上提出修改、查看结果并选择最优版本,那么这些题目已经成为搜索过程的一部分。即使它们一开始被称为"测试集",最终结果也可能反映对这批题目的适应,而不是对新任务的泛化。
更可靠的做法是分开开发集、版本选择集和最终保留集,再用不同项目、不同任务类型或更新鲜的数据评估迁移。保留集如果被反复查询,也需要更新或重新设计。
6.4 改进是否稳定,旧能力是否保留?
一次最佳结果,不等于每一代都更好。系统可能在修复速度上进步,却在复杂任务、成本或安全性上退化。应该观察多次运行、逐代曲线、旧任务回归和失败分支,而不只是展示最漂亮的一条进化路径。
6.5 谁来保证评价器不会被优化?
优化过程会主动寻找得分更高的路径。若评分函数有漏洞,系统可能学会提高分数,而不是完成我们真正关心的目标。DGM 论文就记录过 Agent 通过修改与检测相关的工具标记,绕过一项检查的案例 [8]。
这也是为什么改进版本不应同时拥有修改隐藏测试、安全规则、预算计数和最终评估器的无限权限。生成者可以提出改动,但不能由它单方面决定什么叫成功。
RAND 对公开证据的梳理也指出,AI 已经参与 AI 研发中的重要环节,但公开披露的系统尚未独立设定完整研究议程并设计后继系统 [20]。这不是说未来不可能发生,而是提醒我们不要用局部成功代替整个闭环的证据。
七、从 Coding Agent 到 AI for Science:循环之外还有现实世界
在代码任务中,一次修改通常可以通过编译器、单元测试和运行时间快速获得反馈。科学研究的反馈往往更慢、更贵,也更不完整。
以蛋白质设计为例,系统可以先生成序列,再使用结构预测、能量函数或分子模拟筛选候选,最后选择少量候选进入湿实验。计算评分可以帮助缩小搜索空间,但预测指标并不等于真实表达量、稳定性或功能活性。
这里可以设计两个相互关联的循环:
内层:蛋白质候选优化
设计序列 → 计算筛选 → 选择候选 → 实验验证 → 更新候选
外层:设计策略优化
比较多轮结果 → 分析预测与实验偏差 → 修改工具组合/筛选流程
→ 独立回归与实验验证 → 接受或回滚新版工作流关键差别在于:内层学习"哪个序列有效",外层学习"怎样的设计流程更可能找到有效序列"。如果新版流程还能更好地提出并验证下一轮流程改进,我们才有了更强的递归证据。
这并不是说系统应该一味增加实验次数。更合理的目标,是比较单位预算下获得了多少可靠信息,并把昂贵的实验用于区分最有价值的假设。跨批次保留实验、记录阴性结果、比较不同模型,并将最终湿实验指标与代理评分分开,都是避免系统只优化计算指标的重要条件。
Scientific RSI 因此特别有吸引力,也特别困难。它需要的不只是更强的模型,还包括可信的实验、版本化数据和对失败原因的解释。在科学领域,现实世界才是最终的评价器。
八、未来会走向哪里?
我认为,近期最值得关注的不是某个系统是否宣布自己实现了"完全 RSI",而是几个更具体的变化。
第一,Harness 的局部自优化可能越来越实用。Prompt、工具选择、上下文管理和验证步骤通常比基础模型训练更容易修改,也更容易保存版本和回滚。真正的挑战是让局部收益在新任务上仍然成立,而不是对固定评测集越调越熟。
第二,Loop 会从任务执行扩展到系统优化,Graph 也会成为被优化的对象。例如,系统可能发现某类失败适合增加验证节点,另一类任务则应该取消昂贵而无效的多 Agent 分工。但 Graph 越复杂,并不天然意味着效果越好;每条新增边和每个新节点都会带来成本与治理要求。
第三,模型训练、Agent 轨迹和工程环境可能逐渐耦合。Agent 执行产生的数据可以用于后训练,更强的模型也可能更善于操作或改进 Harness。这个方向值得重视,但耦合本身并不能证明收益一定复利增长;算力、数据、实验速度和可靠评估都可能成为瓶颈。
第四,安全与评估会从附加功能变成核心架构。当系统能够修改自己的工作方式,版本控制、沙箱隔离、留出评估、权限门控、审计和回滚,就不再只是部署细节,而是判断改进是否可信的前提。
结语:从改进结果,到改进改进的过程
如果把这个系列放在一起看,可以得到一条更清晰的线索:
- Harness Engineering:让 Agent 在可信的环境中工作。
- Loop Engineering:让 Agent 能够根据反馈持续推进。
- Graph Engineering:让多个工作单元以可控的方式协作。
- RSI:让系统参与改进这些机制,并检验改进后的系统能否继续改进自己。
这不是四个互相替代的阶段,也不是任何一个技术名词带来的魔法。现实中的进化系统需要模型、反馈、运行环境和外部验证共同配合。
对于 RSI,最值得期待的不是一个立刻失控的"智能爆炸"故事,而是一个可以被严肃检验的工程问题:
我们能否构建这样的系统:它不仅能够解决问题,还能够在明确的目标、可验证的反馈和人类设定的边界内,持续改进自己解决问题的方法?
答案不会来自某一次漂亮的 Benchmark 成绩,而会来自可复现的跨任务收益、透明的资源账本、可靠的评估,以及面对失败时能够解释和回滚的系统。
参考文献
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Xiaopeng Xu