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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”˜
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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”‚
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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”˜
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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”˜
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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”˜
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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:

# 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:

# 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 for all options.

Related Documentation


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