小白友好!LLM/Agent数据分析师一站式指南:5大维度解析+100+方法+技术全景
本文系统梳理LLM/Agent作为数据分析师的技术路线,提出5大设计维度和4类数据模态。详细解析结构化数据(NL2SQL、时间序列)、半结构化数据(HTML/表格)和非结构化数据(图表/视频/文档/3D)处理技术,以及异构数据湖查询方法,提供100+代表性方法、Benchmark和开源数据集的一站式导航,为大模型在数据分析领域的应用提供全面指导。
上交大、清华、微软等首次把「LLM/Agent 当数据分析师」的技术路线系统拆成 5 大设计维度 与 4 类数据模态,并给出 100+ 代表性方法、Benchmark、开源数据集的一站式导航。
LLM/Agent-as-Data-Analyst 的技术全景图
- 核心框架:一张图看懂技术版图
五维演化路线
从「人工开发」到「自主设计」的五维演化路线
- ① 数据模态:同构 → 异构
- ② 分析功能:字面 → 语义
- ③ 知识范围:封闭世界 → 开放世界
- ④ 工具集成:紧耦合 → 工具箱即插即用
- ⑤ 开发方式:手工 → 完全自主
- 结构化:LLM 成为 SQL 高手
3.1 NL2SQL 技术栈全景
Figure-3 结构化数据两大范式
左:Pipeline(先语义解析→再生成 SQL→执行)
右:End-to-End(直接让 LLM 吐出答案,无需 SQL 中间态)
关键模块 | 典型技巧 |
---|---|
Schema Linking | 先让模型知道“有哪些表、字段” |
内容检索 | 动态采样真实值,减少幻觉 |
多步生成 | 先 SELECT→再 JOIN→再 WHERE,分而治之 |
解码策略 | Beam-Search + PICARD 后处理,保证语法合法 |
3.2 时间序列新玩法:TS2NL
把时序数据直接“说”给模型听——例如“2025-10-01 风速 10 km/h”,LLM 就能做异常检测、预测。
代表方法:SIGLLM、TimeRAG、TimeXL(多智能体协作)。
- 半结构化数据:妙解HTML/Excel
4.1 Markup 语言(HTML/JSON/XML)
大模型用于Markup语言概览
- Evaporate:用 LLM 自动生成抽取函数,无需手工 XPath
- WebFormer:把 DOM 树压进 Transformer,结构+文本一起编码
- XPath Agent:两阶段清洁→生成,网页爬虫零代码
4.2 不规则表格(合并单元格、层级表头)
Figure-5 半结构化表格 5 大痛点
① 缺索引 ② 层级内容 ③ 合并单元格 ④ 表头方向乱 ⑤ 内容格式不一致
解法思路:
- Tree-Based:TUTA、ST-Raptor 把表格变成“树”喂给 Transformer
- DSL 转换:TabFormer、Auto-Tables 用 LLM 生成“软操作符”→转 SQL
- Table Prompting:SheetCompressor 把 1 万行 Excel 压缩成 200 token,信息不丢
- 非结构化数据:图表、视频、文档、3D 一网打尽
5.1 图表理解(Chart QA)
Chart数据分析概览
任务 | 代表模型 |
---|---|
图表描述 | ChartThinker(链式思考)、FigCaps-HF(RLHF) |
问答 | ChartQA、ChartMoE(混合专家) |
图→代码 | ChartMimic、Text2Chart31(强化学习) |
缺高质量数据?ChartLlama、EvoChart 用 GPT-4 合成 100 万对<图,QA>
5.2 视频分析:把 3 小时视频压成 256 token
Figure-8 LLM 视频分析流水线
- 关键帧抽取 + Token-Merging:TimeMarker、Grounded-VideoLLM
- 时间锚定:用「<t=05:12>」特殊 token 让模型精准定位
- 多智能体:检测→描述→摘要 分角色协作,长视频也能秒级回答
5.3 文档理解:超越 OCR 的多模态架构
非结构化文档分析技术挑战
阶段 | 代表模型 |
---|---|
早期融合 | LayoutLM(文本+坐标+图片一起输入) |
中期融合 | LayoutLMv2、DocFormer(双塔交叉注意力) |
后期融合 | DLAFormer(多任务共享主干) |
RAG 方案:
- 文本分支 RAFT、视觉分支 M3DOCRAG,再双路融合 VisDoM
- 合成数据:PosterLlama 把“排版”变成 HTML+CSS 代码生成,无限扩增
5.4 3D 模型:点云→语言对齐
Figure-9 3D-Language Fusion 框架
- 3D-LLM:多视角渲染→视觉 token→LLM,实现场景描述、导航 QA
- 领域专用:3D-MoLM(分子)、ProteinChat(蛋白质)
- 跨模态强化:LLMI3D 只改 2% 参数就让 LLM 看懂单图→3D 几何
- 异构数据湖:一句话查询所有模态
场景:
“找出 19 世纪油画里出现过≥3 次的颜色,对应拍卖价高于均值多少?”
- 模态对齐:Unicorn(MoE+对比学习)、Symphony(全部转文本嵌入)
- 检索:CAESURA 把 SQL、VQA、图文相似度统一成 SQL-Like 语法
- 智能体:XMODE 自动拆成“SQL 查年份→VQA 数颜色→Python 画图”
paper: https://ai.meta.com/research/publications/cwm/
LLM/Agent-as-Data-Analyst: A Survey
https://github.com/weAIDB/awesome-data-llm
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