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docs: Audit and fix architecture documentation for accuracy
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# Architecture Overview
> **Last Updated**: 2025-12-06
This document provides a comprehensive overview of DeepBoner's architecture.
## System Purpose
DeepBoner is an **AI-native sexual health research agent** that autonomously:
1. Searches biomedical databases (PubMed, ClinicalTrials.gov, Europe PMC, OpenAlex)
2. Evaluates evidence quality
3. Synthesizes research reports with citations
## High-Level Architecture
```
β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”
β”‚ USER INTERFACE β”‚
β”‚ β”‚
β”‚ β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β” β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β” β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β” β”‚
β”‚ β”‚ Gradio UI β”‚ β”‚ MCP Server β”‚ β”‚ Examples β”‚ β”‚
β”‚ β”‚ (src/app) β”‚ β”‚(mcp_tools.py)β”‚ β”‚ (scripts) β”‚ β”‚
β”‚ β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”¬β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜ β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”¬β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜ β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”¬β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜ β”‚
β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”Όβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”Όβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”Όβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜
β”‚ β”‚ β”‚
β–Ό β–Ό β–Ό
β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”
β”‚ ORCHESTRATION LAYER β”‚
β”‚ β”‚
β”‚ β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β” β”‚
β”‚ β”‚ AdvancedOrchestrator β”‚ β”‚
β”‚ β”‚ (Microsoft Agent Framework) β”‚ β”‚
β”‚ β”‚ β”‚ β”‚
β”‚ β”‚ β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β” β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β” β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β” β”‚ β”‚
β”‚ β”‚ β”‚ Search β”‚ β†’ β”‚ Judge β”‚ β†’ β”‚ Report β”‚ β”‚ β”‚
β”‚ β”‚ β”‚ Agent β”‚ β”‚ Agent β”‚ β”‚ Agent β”‚ β”‚ β”‚
β”‚ β”‚ β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜ β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜ β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜ β”‚ β”‚
β”‚ β”‚ β”‚ β”‚
β”‚ β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜ β”‚
β”‚ β”‚
β”‚ β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β” β”‚
β”‚ β”‚ LangGraph Orchestrator β”‚ β”‚
β”‚ β”‚ (Experimental) β”‚ β”‚
β”‚ β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜ β”‚
β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜
β”‚
β–Ό
β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”
β”‚ LLM BACKENDS β”‚
β”‚ β”‚
β”‚ β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β” β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β” β”‚
β”‚ β”‚ OpenAI Client β”‚ β”‚ HuggingFace Client β”‚ β”‚
β”‚ β”‚ (GPT-5) β”‚ β”‚ (Qwen 2.5 7B) β”‚ β”‚
β”‚ β”‚ Premium Tier β”‚ β”‚ Free Tier β”‚ β”‚
β”‚ β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜ β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜ β”‚
β”‚ β”‚
β”‚ Auto-selected by ClientFactory based on API key β”‚
β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜
β”‚
β–Ό
β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”
β”‚ SEARCH TOOLS β”‚
β”‚ β”‚
β”‚ β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β” β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β” β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β” β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β” β”‚
β”‚ β”‚ PubMed β”‚ β”‚ClinicalTrialsβ”‚ β”‚EuropePMC β”‚ β”‚ OpenAlex β”‚ β”‚
β”‚ β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜ β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜ β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜ β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜ β”‚
β”‚ β”‚
β”‚ SearchHandler: Parallel scatter-gather β”‚
β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜
β”‚
β–Ό
β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”
β”‚ SERVICES β”‚
β”‚ β”‚
β”‚ β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β” β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β” β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β” β”‚
β”‚ β”‚ Embeddings β”‚ β”‚ LlamaIndex β”‚ β”‚ Research β”‚ β”‚
β”‚ β”‚ Service β”‚ β”‚ RAG β”‚ β”‚ Memory β”‚ β”‚
β”‚ β”‚ (local) β”‚ β”‚ (premium) β”‚ β”‚ (shared) β”‚ β”‚
β”‚ β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜ β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜ β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜ β”‚
β”‚ β”‚
β”‚ ChromaDB Vector Store β”‚
β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜
```
## Core Research Loop
The system operates on a **search-and-judge loop**:
```
User Question
β”‚
β–Ό
β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”
β”‚ SEARCH β”‚ ← Query PubMed, ClinicalTrials, Europe PMC, OpenAlex
β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”¬β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜
β”‚
β–Ό
β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”
β”‚ GATHER β”‚ ← Collect and deduplicate evidence (PMID/DOI)
β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”¬β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜
β”‚
β–Ό
β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β” β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”
β”‚ JUDGE β”‚ ──► β”‚ "Enough evidence?"β”‚
β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”¬β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜ β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”¬β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜
β”‚ β”‚
β”‚ β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”΄β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”
β”‚ β”‚ β”‚
β–Ό β–Ό β–Ό
β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β” β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”
β”‚ REFINE β”‚ ← NO: Expand query β”‚ SYNTHESIZE β”‚ ← YES: Generate report
β”‚ & LOOP β”‚ and search again β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜
β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜
```
**Break Conditions:**
- Judge approves evidence as sufficient
- Token budget exceeded (50K max)
- Max iterations reached (default 10)
## Framework Integration
DeepBoner combines two AI frameworks:
| Framework | Role | Usage |
|-----------|------|-------|
| **Microsoft Agent Framework** | Multi-agent orchestration | Manager β†’ Agent coordination |
| **Pydantic AI** | Structured outputs | Evidence models, judge assessments |
They work together - Microsoft AF handles the workflow, Pydantic AI handles data validation.
## Dual-Backend Architecture
The system auto-selects LLM backend:
```python
# src/clients/factory.py
def get_chat_client():
if settings.has_openai_key:
return OpenAIChatClient(...) # Premium
else:
return HuggingFaceChatClient(...) # Free
```
| Tier | Backend | Model | Features |
|------|---------|-------|----------|
| Free | HuggingFace | Qwen 2.5 7B | Full functionality, slower |
| Premium | OpenAI | GPT-5 | Full functionality, faster |
**Same orchestration logic** - only the LLM differs.
## Key Components
### Orchestrators (`src/orchestrators/`)
| Component | File | Purpose |
|-----------|------|---------|
| AdvancedOrchestrator | `advanced.py` | Main multi-agent orchestrator |
| OrchestratorFactory | `factory.py` | Backend selection |
| LangGraphOrchestrator | `langgraph_orchestrator.py` | Experimental workflow engine |
### Agents (`src/agents/`)
| Agent | File | Role | Status |
|-------|------|------|--------|
| SearchAgent | `search_agent.py` | Evidence retrieval | βœ… Active |
| JudgeAgent | `judge_agent.py` | Evidence evaluation | βœ… Active |
| ReportAgent | `report_agent.py` | Report synthesis | βœ… Active |
| HypothesisAgent | `hypothesis_agent.py` | Mechanistic pathway analysis | βœ… Active |
| RetrievalAgent | `retrieval_agent.py` | Web search (DuckDuckGo) | ⚠️ Not wired (see #134) |
### Tools (`src/tools/`)
| Tool | File | API |
|------|------|-----|
| PubMed | `pubmed.py` | NCBI E-utilities |
| ClinicalTrials | `clinicaltrials.py` | ClinicalTrials.gov |
| EuropePMC | `europepmc.py` | Europe PMC API |
| OpenAlex | `openalex.py` | OpenAlex API |
| SearchHandler | `search_handler.py` | Parallel orchestration |
### Services (`src/services/`)
| Service | File | Purpose |
|---------|------|---------|
| EmbeddingService | `embeddings.py` | Local embeddings (sentence-transformers) |
| LlamaIndexRAG | `llamaindex_rag.py` | Premium RAG (OpenAI embeddings) |
| ResearchMemory | `research_memory.py` | Shared state across agents |
## Data Flow
1. **User Input** β†’ Gradio UI / MCP Client
2. **Query** β†’ AdvancedOrchestrator
3. **Search** β†’ SearchHandler β†’ [PubMed, ClinicalTrials, EuropePMC, OpenAlex]
4. **Evidence** β†’ Deduplicated by PMID/DOI
5. **Judge** β†’ LLM evaluates sufficiency
6. **Loop or Synthesize** β†’ Based on judge decision
7. **Report** β†’ Structured output with citations
8. **Response** β†’ Back to user
## Configuration
Settings are loaded from environment via Pydantic Settings:
```python
# src/utils/config.py
class Settings(BaseSettings):
openai_api_key: str | None
huggingface_model: str = "Qwen/Qwen2.5-7B-Instruct"
max_iterations: int = 10
# ...
```
See [Configuration Reference](../reference/configuration.md) for all options.
## Related Documentation
- [Component Inventory](component-inventory.md) - Complete module catalog
- [Data Models](data-models.md) - Pydantic model reference
- [System Registry](system-registry.md) - Service wiring specification
- [Workflow Diagrams](workflow-diagrams.md) - Visual documentation
---
*"Architecturally rock solid."* πŸ›οΈ