CHI-Bench: Can AI Agents Automate End-to-End, Long-Horizon, Policy-Rich Healthcare Workflows?
Haolin Chen, Deon Metelski, Leon Qi, Tao Xia, Joonyul Lee, Steve Brown, Kevin Riley, Frank Wang, T. Y. Alvin Liu, Hank Capps MD, Zeyu Tang, Xiangchen Song, Lingjing Kong, Fan Feng, Tianyi Zeng, Zhiwei Liu, Zixian Ma, Hang Jiang, Fangli Geng, Yuan Yuan, Chenyu You, Qingsong Wen, Hua Wei, Yanjie Fu, Yue Zhao, Carl Yang, Biwei Huang, Kun Zhang, Caiming Xiong, Sanmi Koyejo, Eric P. Xing, Philip S. Yu, Weiran Yao
arXiv:2605.16679 · 2026-05-19 공개 · arXiv · PDF
long-horizon tool-calls healthcare-workflows policy-density multi-role-composition multilateral-interaction managed-care high-fidelity-simulator
Abstract
End-to-end automation of realistic healthcare operations stresses three capabilities underrepresented in current benchmarks: policy density, decisions must be grounded in a large library of medical, insurance, and operational rules; Multi-role composition: a single task requires the agent to play multiple roles with handoffs; and multilateral interaction: intermediate workflow steps are multi-turn dialogs, such as peer-to-peer review and patient outreach. We introduce χ-Bench, a benchmark of long-horizon healthcare workflows across three domains: provider prior authorization, payer utilization management, and care management. Each task hands the agent a clinical case in a high-fidelity simulator of 20 healthcare apps exposed via 87 MCP tools, which it must drive to a terminal status through tool calls and writing the role's artifacts, guided by a 1,290+ document managed-care operations handbook skill. Across 30 agent harness/models configurations, the best agent resolves only 28.0% of tasks, no agent clears 20% on strict pass^3, and executing all tasks in a single session slumps the performance to 3.8%. These results raise the hypothesis that similar gaps are likely to surface in other policy-dense, role-composed, irreversible enterprise domains.
한국어 요약
📋 한 줄 요약
**[헬스케어 / 에이전트 벤치마크]** 정책 밀도·다중 역할·다자 상호작용을 모두 요구하는 장기간 의료 운영 워크플로 벤치마크 χ-Bench(CHI-Bench)에서 최고 에이전트도 28%만 해결.
🎯 핵심 기여도
- 현실적 의료 운영 자동화가 (1) 정책 밀도, (2) 다중 역할 합성, (3) 다자(multilateral) 상호작용이라는 세 가지 능력을 모두 요구한다는 점을 정식화하고, 기존 벤치마크의 공백 정의.
- 사전 승인·이용 관리·케어 관리 세 도메인에서 장기 의료 워크플로를 평가하는 χ-Bench 도입.
- 87개 MCP 도구로 노출된 20개 의료 앱의 고충실도 시뮬레이터, 1,290+ 문서 분량 managed-care 운영 핸드북 스킬을 안내로 사용.
- 30개 에이전트 harness/모델 구성 평가에서 최고 에이전트도 단 28.0% 해결, strict pass^3에서 20% 넘기는 에이전트 없음, 모든 태스크를 단일 세션에서 실행 시 성능이 3.8%로 폭락.
💡 핵심 아이디어
실세계 엔터프라이즈 워크플로의 어려움은 단발 도구 호출이 아니라 정책 밀도 + 다중 역할 핸드오프 + 다자 다회 대화에 있으며, 의료처럼 정책이 두꺼운 도메인이 이를 시험하기 가장 가혹한 환경이다.
🔬 기술적 접근법
- **모델/방법론**: 의료 사전승인·이용관리·케어관리 세 도메인의 장기 워크플로 시뮬레이터 + 1,290+문서 핸드북 스킬.
- **핵심 기법**: 87개 MCP 도구로 노출된 20개 앱 환경, 다중 역할 핸드오프 요구, 다자 다회 대화 요구, 단일 세션 실행 평가, strict pass^3 평가.
📊 주요 결과
- 최고 에이전트도 단 28.0% 해결.
- strict pass^3에서 20% 돌파 에이전트 없음.
- 모든 태스크를 단일 세션에서 실행하면 성능이 3.8%로 급락.
- 30개 harness/모델 구성에서 일관된 한계 노출.
💭 의의 및 한계
**의의**: 의료를 넘어 정책 밀도가 높고 역할이 복잡한 다른 엔터프라이즈 도메인에서도 유사한 격차가 나타날 가능성을 시사. **한계**: 한 산업(헬스케어)·한 핸드북 기반 시뮬레이션으로, 실제 운영 환경 전이 검증은 후속 과제.
🚀 실용적 활용
- 헬스케어 자동화 에이전트의 진입 평가 표준.
- 정책 밀도가 높은 엔터프라이즈 워크플로 자동화 위험 진단.
- MCP 기반 다중 도구 에이전트 설계 가이드.