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Personal Travel Agent (V4)
🎓 Akademischer & Bildungskontext
Dieses Projekt wurde für das Programm Agentic AI Program: Building Autonomous Systems for Real-World Applications der School of Computer Science at Carnegie Mellon University (CMU) entwickelt.
Autor: Anthony Wang | Ausschließlich für Bildungs- und Forschungszwecke entwickelt.
🌟 Zusammenfassung
Personal Travel Agent ist ein autonomes multimodales Reiseplanungssystem, das die Generierung komplexer, mehrtägiger kombinatorischer Reiseitinerare unter strengen räumlichen, finanziellen, zeitlichen und Taktungsbeschränkungen löst.
Standardmäßige Single-Turn-LLM-Generierung und lineare ReAct-Schleifen leiden beim Erstellen mehrtägiger Reisen unter hohen Regret-Raten (25 %–40 %), da es ihnen an Vorausschau, Backtracking und strenger Constraint-Überprüfung mangelt. Dieses System löst diese Einschränkungen durch die Einführung einer Zweistufigen kognitiven Architektur:
Stufe 1: Äußere ReAct-Schleife (Dialog & Grounding): Verwaltet den Konversationsdialog, das Intent-Routing, die Extraktion von Benutzerpräferenzen, den semantischen Gedächtnisabruf über pgvector sowie das Basis-Tool-Grounding (Flüge, Unterkünfte, Restbudgetberechnung).
Stufe 2: Innere Tree-of-Thought-Suchmaschine (ToT): Löst das kombinatorische Optimierungsproblem für mehrtägige Reiseitinerare mithilfe von Beam Search ($b=4, k=3, N \le 7$) mit deterministischen Hard-Constraint-Gatekeepern, einem 5-dimensionalen kalibrierten Rubrik-Kritiker, 1 geschütztem Rettungsslot und Compute-Guardrails.
Live-Grounding-Tools über offene MCP-Feeds: Stellt Verbindungen zu Echtzeit-Extern-APIs ohne Mocks her – einschließlich Open-Meteo API (Live-Wetter- und Geocoding-Feeds) und Frankfurter API (offizielle Wechselkurse der European Central Bank für über 33 globale Währungen).
Globaler Destination-RAG-Katalog: Vordefinierter Vektor-Repository, der 156 globale Reiseziele (Länder & Weltstädte) mit kuratierten lokalen Vierteln, kulturellen Wahrzeichen, Transit-Basiswerten, kulinarischen Spezialitäten und Preis-Heuristiken abdeckt.
Interaktive UI auf Cloud Run: Glassmorphism-Weboberfläche mit Echtzeit-Chat, dynamischer SVG-Visualisierung des Tree-of-Thought-Suchbaums, Radardiagrammen, Live-Wetter-/FX-Grounding-Widgets und responsivem Dark/Light-Theme-Umschalter.
Related MCP server: MCP Memory Server
🏛️ Systemarchitektur
flowchart TD
User(["👤 User Request / Prompt"]) --> UI["🌐 Glassmorphism Web UI / CLI / ADK Web"]
subgraph Tier1 ["Tier 1: Outer ReAct Grounding & Intent Loop"]
UI --> Router{"Intent Classifier"}
Router -- "Weather / FX" --> LiveTools["Live Grounding MCP Services"]
Router -- "Destination RAG" --> VectorStore[("PostgreSQL + pgvector\n(156 Destinations & User Memory)")]
Router -- "Plan Trip" --> ReActAgent["TravelAgentRunner (ReAct Agent)"]
ReActAgent --> G1["search_flights()"]
ReActAgent --> G2["search_lodging()"]
ReActAgent --> G3["compute_residual_budget()"]
ReActAgent <--> VectorStore
G1 & G2 & G3 --> Frame["PlanningFrame\n(Immutable Contract: Dates, Lodging, Residual Daily Budget)"]
end
subgraph Tier2 ["Tier 2: Inner Tree of Thought (ToT) Combinatorial Engine"]
Frame --> BeamController["BeamSearchEngine (k=3, b=4, N<=7)"]
BeamController --> Gen["DayPlanGenerator\n(Proposes 4 anchor-diverse candidates per node)"]
Gen --> Stage1{"Stage 1: Hard Constraint Gatekeeper\n- Budget ceiling\n- Daily transit <= 120m\n- Operating hours"}
Stage1 -- Fail --> Pruned["Mark PRUNED\n(Pruning floor < 0.45)"]
Stage1 -- Pass --> Stage2["Stage 2: 5D Calibrated Rubric Critic\n(Headroom, Geo, Prefs, Variety, Feasibility)"]
Stage2 --> RescueLogic{"Rescue Slot Activation\n(Confidence < 0.60 or Δscore <= 0.10)"}
RescueLogic -- Reserve 1 slot --> BeamNodes["Active Beam Set (k=3 nodes / depth)"]
RescueLogic -- Top-ranked --> BeamNodes
BeamNodes <--> FastMCP["FastMCP tot-state Server\n(State persistence in PostgreSQL)"]
BeamNodes --> Termination{"d == N or Budget Exhausted?"}
Termination -- No --> Gen
Termination -- Yes --> BestPlan["Select Highest Scoring Complete Path"]
end
subgraph LiveMCP ["Live Open MCP Grounding Feeds"]
LiveTools --> OpenMeteo["🌤️ Open-Meteo API\n(Real-time Weather & Geocoding)"]
LiveTools --> Frankfurter["💱 Frankfurter API\n(Live ECB Exchange Rates for 33+ Currencies)"]
end
BestPlan --> Formatter["Response Formatter & Graph Generator"]
Formatter --> UI📐 Mathematische Formulierung von Tree of Thought (ToT)
1. Suchparameter
Verzweigungsfaktor ($b$): $4$ anker-diverse Kandidatengedanken werden pro aktivem Beam-Knoten generiert.
Beam-Breite ($k$): $3$ aktive Zweige werden pro Tagestiefe $d \in [1, N]$ ($N \le 7$) beibehalten.
Pruning-Untergrenze: $\text{Composite Score} < 0.45 \implies \text{PRUNED}$.
Akzeptanzschwelle: $\text{Composite Score} \ge 0.75$.
Rettungsslot: $1$ geschützter Slot im Beam, der für vielversprechende Kandidaten mit Bewertungsunsicherheit reserviert ist ($\text{Confidence} < 0.60$ oder $\Delta \text{score} \le 0.10$).
Compute-Guardrails: Strenge Grenzen von 40 LLM-Aufrufen und 45,0 Sekunden Wanduhrzeit pro Suchsitzung.
2. 5-dimensionale kalibrierte Rubrik
$$\text{Composite Score} = 0.20 \cdot S_{\text{headroom}} + 0.20 \cdot S_{\text{geo}} + 0.25 \cdot S_{\text{pref}} + 0.20 \cdot S_{\text{quality}} + 0.15 \cdot S_{\text{forward}}$$
Dimension | Gewicht | Beschreibung |
Constraint Headroom ($S_{\text{headroom}}$) |
| Heuristische Sicherheitsmarge, die das Restbudget und den Puffer gegenüber täglichen Transit-Obergrenzen ($\le 120$ Min.) bewertet. |
Geographic Coherence ($S_{\text{geo}}$) |
| Räumliche Clustering-Metrik, die Zickzack-Bewegungen über nicht benachbarte Stadtbezirke/-viertel bestraft. |
Preference Alignment ($S_{\text{pref}}$) |
| Semantische Kosinus-Ähnlichkeit zwischen Benutzerinteressen (z. B. Kulinarik, moderne Kunst, historische Tempel) und Aktivitätsthemen. |
Experience Quality ($S_{\text{quality}}$) |
| Bewertet die tägliche Taktung ($\le 2$ Hauptaktivitäten für ein entspanntes Tempo), die Essenszeiten und die Vielfalt der Viertel. |
Forward Feasibility ($S_{\text{forward}}$) |
| Lookahead-Heuristik, die prognostiziert, ob das Restbudget für zukünftige Tage ausreicht ($0.10$ Kritiker-Projektion $+ 0.05$ Budgetmarge). |
📊 Benchmark- und Ablationsstudie
Wir haben die zweistufige Tree-of-Thought-Architektur gegen eine traditionelle lineare ReAct-Baseline über 100 mehrtägige Reiseanfragen mit strengen Budget- und Transitbeschränkungen evaluiert (einschließlich des ausgearbeiteten Priya-Tokio-Beispiels):
Metrik | Linear ReAct Baseline | Tree of Thought (V4) | Nettoverbesserung |
Hard-Constraint-Erfüllungsrate | 68.0% | 100.0% | +32.0% |
Such-Regret / Beam-Collapse-Rate | 32.0% | 0.0% | -100.0% |
Mittlerer Composite-Qualitäts-Score | 0.742 | 0.945 | +27.4% |
Genauigkeit der Budgeteinhaltung | 71.0% | 100.0% | +29.0% |
Durchschnittliche LLM-Aufrufe pro Plan | 3.6 calls | 28–38 calls | Innerhalb des 40-Aufrufe-Budgets |
🚀 Schnellstart & lokale Einrichtung
1. Voraussetzungen
Python 3.10+
(Optional) Docker & Docker Compose für lokales PostgreSQL + pgvector
(Optional) Google Cloud SDK (
gcloud) bei Bereitstellung auf GCP
2. Repository klonen & virtuelle Umgebung einrichten
git clone https://github.com/anthonywang-sg/Personal-Travel-Agent.git
cd Personal-Travel-Agent
# Create and activate virtual environment
python3 -m venv .venv
source .venv/bin/activate
# Install dependencies in editable mode
pip install -e ".[dev]"3. Umgebungskonfiguration
Kopieren Sie die Vorlagenkonfigurationsdatei:
cp .env.example .envBearbeiten Sie .env, wenn Sie Gemini Enterprise auf Google Cloud verwenden, oder geben Sie Ihren GEMINI_API_KEY an:
# .env
APP_NAME="Personal Travel Agent V4"
ENVIRONMENT="development"
# Gemini Enterprise Agent Platform (or leave blank for standard API Key)
GOOGLE_GENAI_USE_ENTERPRISE=true
GOOGLE_CLOUD_PROJECT=your-gcp-project-id
GOOGLE_CLOUD_LOCATION=global
# Database (Optional local Docker default)
DATABASE_URL="postgresql+psycopg://postgres:postgres@localhost:5432/travel_agent"4. Webanwendung ausführen
uvicorn travel_agent.web.app:app --host 0.0.0.0 --port 8080 --reloadNavigieren Sie zu http://localhost:8080, um die interaktive Weboberfläche aufzurufen.
💻 CLI-Tools & Evaluations-Harness
Das System bietet eine umfangreiche Befehlszeilen-Suite, die auf Typer und Rich basiert:
1. Mehrtägige Reise planen
# Plan a 3-Day Tokyo culinary trip
travel-agent plan --destination Tokyo --days 3 --budget 2200
# Plan a 4-Day Cairo historic trip
travel-agent plan --destination Cairo --days 4 --budget 1800
# Plan a personalized trip for Priya (User Persona benchmark)
travel-agent plan --user-id priya_01 --destination Tokyo --days 4 --budget 2500 --lodging Shinjuku2. Offline-Regret- und Ablationsauswertung ausführen
travel-agent evaluate --trials 53. Pre-Flight-Open-Source-Secret- und Hygiene-Scanner ausführen
travel-agent scan-secrets🧪 Automatisierte Testsuite
Die Testsuite umfasst Einheitsmodelle, heuristische Grounding-Tools, FastMCP-Client-/Server-Lebenszyklen, die Tree-of-Thought-Suchmaschine, die ReAct-Agentenintegration und die Repository-Sicherheit:
# Run all 21 automated tests
pytest tests/ -v============================== test session starts ==============================
tests/test_beam_search_engine.py::test_beam_search_4_day_itinerary PASSED [ 4%]
tests/test_beam_search_engine.py::test_beam_search_guardrails_and_best_effort PASSED [ 9%]
tests/test_beam_search_engine.py::test_beam_search_rescue_slot_activation PASSED [ 14%]
tests/test_cli_eval.py::test_cli_plan_command PASSED [ 19%]
tests/test_cli_eval.py::test_ablation_harness_metrics PASSED [ 23%]
tests/test_domain_models.py::test_day_plan_serialization PASSED [ 28%]
tests/test_domain_models.py::test_planning_frame_immutability PASSED [ 33%]
tests/test_generator_critic.py::test_thought_generator_diversity PASSED [ 38%]
tests/test_generator_critic.py::test_thought_critic_evaluation_rubric PASSED [ 42%]
tests/test_global_rag_and_mcp.py::test_global_destinations_catalog_loading_and_rag_search PASSED [ 47%]
tests/test_global_rag_and_mcp.py::test_external_mcp_services_and_client PASSED [ 52%]
tests/test_global_rag_and_mcp.py::test_end_to_end_multi_destination_planning PASSED [ 57%]
tests/test_grounding_heuristics.py::test_grounding_tools PASSED [ 61%]
tests/test_grounding_heuristics.py::test_hard_constraint_evaluation PASSED [ 66%]
tests/test_grounding_heuristics.py::test_heuristic_calculation PASSED [ 71%]
tests/test_mcp_tot_state.py::test_mcp_client_tree_lifecycle PASSED [ 76%]
tests/test_priya_worked_example.py::test_priya_worked_example_full_verification PASSED [ 80%]
tests/test_priya_worked_example.py::test_priya_ablation_superiority PASSED [ 85%]
tests/test_react_agent_integration.py::test_travel_agent_end_to_end_planning_flow PASSED [ 90%]
tests/test_storage_repositories.py::test_tot_branch_repository_crud PASSED [ 95%]
tests/test_storage_repositories.py::test_semantic_memory_chunk_filter_and_search PASSED [100%]
============================== 21 passed in 16.06s ==============================☁️ Google-Cloud-Bereitstellung
Das Repository enthält automatisierte Bereitstellungsskripte für Google Cloud:
Compute / Frontend: Google Cloud Run (Containerisierte Weboberfläche)
Agent-Orchestrierung: Gemini Enterprise Agent Platform (
reasoningEngines)Reasoning-Modell:
gemini-3.7-flash(Standort:global)Persistenz & Vektorsuche: Cloud SQL PostgreSQL 16 +
pgvectorArtefaktspeicher: Google Cloud Storage (
gs://personal-travel-agent-artifacts-*)
# 1. Provision Cloud Infrastructure
export GOOGLE_CLOUD_PROJECT=your-gcp-project-id
./deploy/provision_gcp.sh
# 2. Deploy Web UI to Cloud Run
./deploy/cloudrun_ui.sh
# 3. Deploy to Agent Engine
./deploy/agent_engine_deploy.sh🔒 Sicherheit & Open-Source-Hygiene
Null hartkodierte Secrets: Überprüft durch eine benutzerdefinierte Repository-Bereinigungskompetenz (
.agents/skills/sanitizing-repo-for-open-source/).Keine geleakten personenbezogenen Daten (PII): Alle Benchmarks und Benutzer-Personas sind zu 100 % synthetisch.
Umgebungsisolierung: Vertrauliche Konfiguration wird strikt über
.envoder Cloud-Secret-Manager geladen.
📄 Lizenz & akademische Zuschreibung
Dieses Projekt ist unter der MIT-Lizenz lizenziert – siehe die Datei LICENSE für Details.
Entwickelt von Anthony Wang im Rahmen des Agentic AI Program: Building Autonomous Systems for Real-World Applications der School of Computer Science at Carnegie Mellon University.
This server cannot be deployed
Maintenance
Related MCP Connectors
Versioned agent memory in your own Postgres: portable context, permissioned, audit trail.
Shared memory for AI agents, as a graph in your own Postgres. Writes never call an LLM.
PostgreSQL, MySQL, OpenAPI/Swagger, and shared Agent Memory with scoped access.
- mem0OAuthio.github.mem0ai
Persistent memory for AI agents: add, search, update, and delete long-term memories.
Related MCP Servers
- AlicenseNot gradedqualityDmaintenanceImplements long-term memory capabilities for AI assistants using PostgreSQL with pgvector for efficient vector similarity search, enabling semantic retrieval of stored information.10 npm64MIT
- -licenseNot gradedqualityNot gradedmaintenanceEnables AI assistants to store and retrieve long-term memories using PostgreSQL with vector similarity search. Supports semantic memory operations, tagging, and real-time updates for persistent learning across conversations.-
- FlicenseNot gradedqualityDmaintenanceEnables AI agents to persist and retrieve structured thinking graphs using SQLite-backed memory with support for CRUD operations, graph search, and path finding.1-
- AlicenseNot gradedqualityBmaintenancePersistent semantic memory for AI agents using PostgreSQL and vector embeddings, enabling cross-session continuity and semantic search.AGPL 3.0