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AIDB Daily Papers

LLM駆動型マルチエージェントシステムの拡張性:エージェント数と協調のトレードオフ

原題: Scaling Behavior of Single LLM-Driven Multi-Agent Systems
著者: Jialing Li, Zhouhong Gu, Yin Cai, Hongwei Feng
公開日: 2026-05-30 | 分野: LLM cs.AI cs.CY cs.MA AIエージェント マルチエージェントシステム

※ 日本語タイトル・ポイントはAIによる自動生成です。正確な内容は原論文をご確認ください。

ポイント

  • 本研究は、LLMベースのマルチエージェントシステム(MAS)において、エージェント数を増やした場合の性能変化を体系的に調査した。
  • エージェント数を増やしても性能は単調増加せず、協調による相乗効果と調整コストのトレードオフにより、収穫逓減のパターンを示すことが明らかになった。
  • 効果的なMAS設計には、十分な能力を持つ基盤LLM、タスクに応じた最適なエージェント数、そして戦略的なインタラクション設計が重要であることが示された。

Abstract

The burgeoning field of LLM-based Multi-Agent Systems (MAS) promises to tackle complex tasks through collaborative intelligence, yet fundamental questions regarding their scaling behavior and intrinsic collective dynamics remain underexplored. This paper systematically investigates how the performance of a homogeneous MAS evolves as the number of agents increases, isolating the variable of collaboration from model or knowledge heterogeneity. We propose the Sequential Iterative Multi-Agent System (SIMAS) framework, a minimalist architecture centered on sequential inter-agent communication, to clearly observe scaling effects. Through extensive experiments across diverse tasks and model scales, we establish that MAS performance does not scale monotonically with agent count but follows a pattern of diminishing returns, governed by a trade-off between collaborative synergy and coordination overhead. Our findings reveal that effective MAS requires a sufficiently capable base LLM, that task type critically modulates the optimal agent count, and that collective intelligence is an emergent property contingent on strategic interaction design rather than a guaranteed outcome of agent plurality. The performance degradation stems coordination overhead rather than merely long-context failure, and the scaling tendency generalizes across interaction architectures like structured debate topologies. This work provides a foundational understanding of MAS scaling laws, offering practical guidance for designing efficient collaborative systems and challenging the prevailing assumption that more agents invariably lead to better performance.

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