RAG框架，知識庫開發(fā)和知識庫應用

行業(yè)新聞|Industry News|

2025-03-03 17:24:15 900

一、什么是RAG?

檢索增強生成（Retrieval Augmented Generation），簡稱 RAG。結合向量檢索（Retrieval）與內容生成（Generation）的AI框架。

二、為啥需要RAG？

原因是通用的基礎大模型基本無法滿足我們的實際業(yè)務需求。

1、有以下有幾方面原因：
1）知識的局限性：（缺企業(yè)私有知識庫）
模型自身的知識完全源于它的訓練數(shù)據(jù)，而現(xiàn)有的大模型的訓練集基本都是構建于網絡公開的數(shù)據(jù)，對于一些實時性的、非公開的或離線的數(shù)據(jù)是無法獲取到的，這部分知識也就無從具備。
2）幻覺問題：（沒有私有知識庫，幻覺無法抑制）
所有的AI模型的底層原理都是基于數(shù)學概率，其模型輸出實質上是一系列數(shù)值運算，大模型也不例外，所以它有時候會一本正經地胡說八道，尤其是在大模型自身不具備某一方面的知識或不擅長的場景。而這種幻覺問題的區(qū)分是比較困難的，因為它要求使用者自身具備相應領域的知識。
3）數(shù)據(jù)安全性：
對于企業(yè)來說，數(shù)據(jù)安全至關重要，沒有企業(yè)愿意承擔數(shù)據(jù)泄露的風險，將自身的私域數(shù)據(jù)上傳第三方平臺進行訓練。這也導致完全依賴通用大模型自身能力的應用方案不得不在數(shù)據(jù)安全和效果方面進行取舍。
4）利用RAG框架可以構建企業(yè)的私有知識庫，是解決上述問題的一套有效方案。

三、RAG架構

1、知識庫

1）治理企業(yè)的私有化數(shù)據(jù)，包括結構化/非結構化數(shù)據(jù)（文檔、數(shù)據(jù)庫、網頁等），利用向量數(shù)據(jù)庫的高效存儲和檢索能力，可實現(xiàn)檢索，和數(shù)據(jù)召回。

2）完善數(shù)據(jù)的治理，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可持續(xù)更新。

2、RAG的核心是數(shù)據(jù)的檢索+提示詞的生成

1）前者主要是利用向量數(shù)據(jù)庫的高效存儲和檢索能力，召回目標知識；

2）后者則是利用大模型和Prompt工程，將召回的知識合理利用，合并生成Prompt

3）再調用大模型生成目標答案。

4）重復以上過程，直到理想的結果。

3、RAG應用流程主要包含兩個階段：

1）知識庫構建：

數(shù)據(jù)提取——>文本分割——>向量化（embedding）——>數(shù)據(jù)入庫

2）知識庫應用：

用戶提問——>數(shù)據(jù)檢索（召回）——>注入Prompt——>LLM生成答案

四、知識庫建設：

1、數(shù)據(jù)準備階段：

數(shù)據(jù)準備一般是一個離線的過程，主要是將私域數(shù)據(jù)向量化后構建索引并存入數(shù)據(jù)庫的過程。主要包括：數(shù)據(jù)提取、文本分割、向量化、數(shù)據(jù)入庫等環(huán)節(jié)。

1）數(shù)據(jù)提取

數(shù)據(jù)加載：包括多格式數(shù)據(jù)加載、不同數(shù)據(jù)源獲取等，根據(jù)數(shù)據(jù)自身情況，將數(shù)據(jù)處理為同一個范式。

數(shù)據(jù)處理：包括數(shù)據(jù)過濾、壓縮、格式化等。

元數(shù)據(jù)獲取：提取數(shù)據(jù)中關鍵信息，例如文件名、Title、時間等。

2）文本分割：

文本分割主要考慮兩個因素：1）embedding模型的Tokens限制情況；2）語義完整性對整體的檢索效果的影響。一些常見的文本分割方式如下：

句分割：以”句”的粒度進行切分，保留一個句子的完整語義。常見切分符包括：句號、感嘆號、問號、換行符等。

固定長度分割：根據(jù)embedding模型的token長度限制，將文本分割為固定長度（例如256/512個tokens），這種切分方式會損失很多語義信息，一般通過在頭尾增加一定冗余量來緩解。

3）向量化（embedding）：

向量化是一個將文本數(shù)據(jù)轉化為向量矩陣的過程，該過程會直接影響到后續(xù)檢索的效果。目前常見的embedding模型如表中所示，這些embedding模型基本能滿足大部分需求，但對于特殊場景（例如涉及一些罕見專有詞或字等）或者想進一步優(yōu)化效果，則可以選擇開源Embedding模型微調或直接訓練適合自己場景的Embedding模型。

4）數(shù)據(jù)入庫：

數(shù)據(jù)向量化后構建索引，并寫入數(shù)據(jù)庫的過程可以概述為數(shù)據(jù)入庫過程，適用于RAG場景的數(shù)據(jù)庫包括：FAISS、Chromadb、ES、milvus等。一般可以根據(jù)業(yè)務場景、硬件、性能需求等多因素綜合考慮，選擇合適的數(shù)據(jù)庫。

五、應用知識庫階段：

在應用階段，我們根據(jù)用戶的提問，通過高效的檢索方法，召回與提問最相關的知識，并融入Prompt；大模型參考當前提問和相關知識，生成相應的答案。關鍵環(huán)節(jié)包括：數(shù)據(jù)檢索、注入Prompt等。

1）數(shù)據(jù)檢索

常見的數(shù)據(jù)檢索方法包括：相似性檢索、全文檢索等，根據(jù)檢索效果，一般可以選擇多種檢索方式融合，提升召回率。

相似性檢索：即計算查詢向量與所有存儲向量的相似性得分，返回得分高的記錄。常見的相似性計算方法包括：余弦相似性、歐氏距離、曼哈頓距離等。

全文檢索：全文檢索是一種比較經典的檢索方式，在數(shù)據(jù)存入時，通過關鍵詞構建倒排索引；在檢索時，通過關鍵詞進行全文檢索，找到對應的記錄。

2）注入Prompt

Prompt作為大模型的直接輸入，是影響模型輸出準確率的關鍵因素之一。在RAG場景中，Prompt一般包括任務描述、背景知識（檢索得到）、任務指令（一般是用戶提問）等，根據(jù)任務場景和大模型性能，也可以在Prompt中適當加入其他指令優(yōu)化大模型的輸出。

Prompt的設計只有方法、沒有語法，比較依賴于個人經驗，在實際應用過程中，往往需要根據(jù)大模型的實際輸出進行針對性的Prompt調優(yōu)。

六、舉例，偽代碼示例

1、選擇如下開源組件

向量數(shù)據(jù)庫：FAISS
NLP框架： Hugging Face Transformers, LangChain，DeepSeekR1
部署框架 FastAPI,

2、階段1：知識庫建設
1. 數(shù)據(jù)準備
- 數(shù)據(jù)源：PDF文檔、數(shù)據(jù)庫、API、網頁爬蟲等
- 格式處理：
python
   示例：PDF文本提取
from PyPDF2 import PdfReader

def extract_pdf_text(file_path):
      reader = PdfReader(file_path)
      text = ""
      for page in reader.pages:
          text += page.extract_text()
      return text

2. 數(shù)據(jù)預處理
- 清洗：去除特殊字符、停用詞、重復內容
- 分塊策略：
- 固定長度分塊（適合通用場景）
- 語義分塊（按段落/主題劃分）
python
   使用LangChain文本分割
from langchain.text_splitter import RecursiveCharacterTextSplitter

text_splitter = RecursiveCharacterTextSplitter(
      chunk_size=512,
      chunk_overlap=50
)
documents = text_splitter.split_text(text)

3. 向量化存儲
嵌入模型選擇：sentence-transformers/all-mpnet-base-v2 或自定義模型
向量數(shù)據(jù)庫選型：
python
   使用FAISS存儲
from langchain.embeddings import HuggingFaceEmbeddings
from langchain.vectorstores import FAISS

embeddings = HuggingFaceEmbeddings(model_name="all-mpnet-base-v2")
vectorstore = FAISS.from_texts(documents, embeddings)
vectorstore.save_local("knowledge_base")

3、階段2：RAG系統(tǒng)搭建
1. 檢索模塊
檢索策略：
python
def retrieve_docs(query, vectorstore, top_k=3):
docs = vectorstore.similarity_search(query, k=top_k)
      return doc.page_content for doc in docs

2. 生成模塊
模型選擇：DeepSeek
提示工程：
python
def build_prompt(query, context):
      return f"""基于以下上下文回答用戶問題：
      {context}

      問題：{query}
      答案："""

3. 系統(tǒng)集成
python
from transformers import pipeline

class RAGSystem:
    def __init__(self, vectorstore_path):
        self.vectorstore = FAISS.load_local(vectorstore_path, embeddings)
        self.generator = pipeline("text-generation", model="DeepSeekR1")

    def query(self, question):
        context = retrieve_docs(question, self.vectorstore)
        prompt = build_prompt(question, context)
        return self.generator(prompt, max_length=500)0'generated_text'

4、階段3：評估優(yōu)化
評估指標
1）檢索召回率優(yōu)化：

混合檢索（語義+關鍵詞）
查詢擴展（同義詞替換）

2）生成答案相關性

python
添加系統(tǒng)提示
SYSTEM_PROMPT = "你是一個嚴謹?shù)念I域專家，只根據(jù)提供的事實回答問題。"

def improved_prompt(query, context):
return f"{SYSTEM_PROMPT} 已知信息：{context} 問題：{query} 答案："
3）人工評估準確度
評估結果，不斷調整，達到可接受成果。

4）增量更新：實現(xiàn)知識庫實時更新
   python
   class updateableFAISS(FAISS):
       def add_documents(self, new_docs):
           self.add_texts(new_docs)
           self.save_local("updated_knowledge_base")

免責聲明：本文來源于“數(shù)字化轉型分享”公眾號，本文僅代表作者個人觀點，不代表薩科微及行業(yè)觀點，只為轉載與分享，支持保護知識產權，轉載請注明原出處及作者，如有侵權請聯(lián)系我們刪除。

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