Environment-free Synthetic Data Generation for API-Calling Agents

Seanie Lee, Sanjoy Chowdhury, Chao Jiang, Cheng-Yu Hsieh, Ting-Yao Hu, Alexander T Toshev, Oncel Tuzel, Raviteja Vemulapalli

arXiv:2607.16900 · 2026-07-21 공개 · arXiv · PDF

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Abstract

Training API-calling large language model (LLM) agents demands massive amounts of high-quality trajectories. However, collecting such data at scale typically requires fully implemented environments with executable APIs and realistic, pre-populated backend databases, creating a major bottleneck for scalability. To overcome this, we propose an environment-free synthetic data generation approach that leverages LLMs as on-the-fly digital world models. Given only API specifications, our method generates trajectories mimicking interactions between an agent and a stateful environment. Specifically, an LLM first generates diverse tasks solvable with the provided APIs. A teacher agent then iteratively solves each task while an LLM simulator generates coherent synthetic API responses conditioned on the task context and simulation history. Finally, an LLM judge filters the trajectories to ensure the quality of the resulting dataset. We evaluate our approach on the challenging AppWorld and OfficeBench benchmarks, which include both information-retrieval and state-changing tasks. Fine-tuning models on our synthetic data yields significant performance gains, demonstrating that effective supervision for API-calling agents can be generated without any executable environment. Our results establish LLM-based API simulation as a practical, scalable solution for training agents across diverse API ecosystems.

한국어 요약

한 줄 요약

LLM을 활용한 API 호출 에이전트 학습용 환경 없는 합성 데이터 생성 방법 제시.

핵심 기여도

핵심 아이디어

기존 API-calling 에이전트 학습은 실행 가능한 API 환경과 실제 데이터베이스가 필요했으나, 이는 확장성에 제약을 초래한다. 본 연구는 LLM을 '디지털 월드 모델'로 활용하여, API 명세만으로 합성 트래젝토리를 생성하는 새로운 접근법을 제시한다. 핵심 아이디어는 API 명세를 기반으로 LLM이 다양한 작업(task)을 생성하고, teacher agent가 이를 해결하는 과정을 시뮬레이션하는 데 있다. 이 과정에서 LLM simulator가 과거 상호작용과 작업 맥락을 고려해 일관된 응답을 생성하며, LLM judge가 최종적으로 데이터 품질을 검증한다.

기술적 접근법

주요 결과

의의 및 한계

본 연구는 API-calling 에이전트 학습의 핵심 한계인 환경 의존성을 해결하는 실용적 접근법을 제시한다. 특히, LLM을 기반으로 한 시뮬레이션은 다양한 API 생태계에서의 확장 가능성을 열어준다. 그러나 생성된 합성 데이터가 실제 환경과 완전히 일치하지 않을 가능성, 즉 일관성과 현실성에 대한 한계는 여전히 존재한다. 또한, LLM judge의 판단 기준이 명시되지 않아 품질 검증의 주관성 문제가 있을 수 있다.

실용적 활용

본 방법은 API 기반 서비스 개발, RPA(Robotic Process Automation), 챗봇 및 가상 어시스턴트의 학습 데이터 생성에 활용 가능하다. 특히, 실제 환경 구축이 어려운 초기 단계의 API 개발 환경에서 유용하다.