如何在向量数据库中运行复杂的 SQL 查询进行向量搜索

MyScaleDB:SQL与向量搜索的融合

向量搜索是在基于向量表示的数据集中寻找相似向量或数据点的方法。结构化查询语言(SQL)是管理关系数据库的有效工具。基于 ClickHouse 构建的 MyScaleDB将SQL与向量的强大功能结合起来,以处理AI相关的复杂问题。用户可以在结构化数据和向量嵌入(数据)上执行传统的SQL和向量查询,以统一且高效的方式解决复杂的查询和分析高维数据。

下面,我们首先讨论一些最流行的高级SQL技术。然后,我们通过一些示例来展示MyScaleDB如何将复杂的SQL查询与向量搜索结合在一个查询中,与ClickHouse一起优化查询执行,从而更快、更高效地检索数据。

复杂查询的高级SQL技术

简单的SQL查询是执行简单的数据检索命令,通常只从一个表中检索数据。复杂的SQL查询超越了标准的请求,通过从多个表中检索数据并使用多个条件限制结果集来实现。

复杂查询可能包括以下特点:

  • 通用表达式(CTE)
  • 子查询
  • 连接多个表,并使用不同的连接类型

通用表达式

通用表达式(CTE)是在主查询中给子查询赋予的名称。这样做的主要原因是简化查询,使其更易于阅读和调试。它有时可以提高性能,这是另一个好处,但主要是为了可读性和简化。

假设您想要确定购买特定产品的客户的平均年龄。您有一个包含客户数据的表,包括他们的姓名、年龄和他们购买的产品。

以下是使用CTE执行此计算的示例查询:

WITH product_customers AS (
  SELECT name, age
  FROM customer_data
  WHERE product = 'widget'
)
SELECT AVG(age) AS avg_age
FROM product_customers;

该查询使用了CTE,它是一个临时命名的结果集(子查询),可以在单个查询中引用。

CTE的名称是`

<think>好的,用户现在问的是如何结合向量数据库知识进行混合查询。首先,我需要回顾一下之前的历史对话。用户之前问过大模型结合图检索的流程,现在转向向量数据库的混合查询。这可能意味着用户对结合不同数据结构的检索方法感兴趣,或者他们正在探索如何提升检索系统的效果。 接下来,我需要明确什么是混合查询。混合查询通常指的是结合传统的结构化查询(比如关键字搜索、图数据库查询)和向量相似性搜索向量数据库擅长处理高维数据的相似性匹配,而结构化数据库(如关系型数据库、图数据库)则擅长处理精确的字段查询和关系遍历。结合两者可以在准确性和语义理解上取得更好的平衡。 然后,用户可能的实际需求是什么?他们可能希望构建一个检索系统,既能处理精确的结构化数据,又能利用向量搜索处理语义相似的查询。例如,在电商场景中,用户可能想搜索某个特定类别(结构化)的商品,同时找到描述相似的商品(向量搜索)。或者在知识库问答中,既需要检索实体关系,也需要理解用户问题的语义。 需要分析用户的身份和使用场景。用户可能是开发者、数据工程师或者研究人员,正在设计一个需要复杂查询的系统。他们可能面临数据多样性问题,既有结构化数据,又有非结构化文本、图片等,需要统一高效的查询方式。 接下来,思考如何组织回答。应该先解释混合查询的概念,然后分步骤说明结合向量数据库和结构化查询的流程,包括数据预处理、查询分解、混合检索、结果融合等步骤。还要给出具体示例,帮助用户理解。最后讨论优势和挑战,以及应用场景,这样用户能全面了解。 同时要注意用户可能存在的深层需求。比如,他们可能关心如何实现高效的混合查询,如何处理不同数据源的整合,或者如何优化查询性能。因此,在回答中需要涵盖这些方面,提供技术细节和优化方法,如索引优化、分布式处理等。 另外,需要确保回答中的技术术语准确,比如向量数据库的嵌入模型、相似度计算方式(余弦相似度等)、结构化查询语言(SQL、Cypher)。同时,示例部分要具体,比如电商搜索的例子,让用户更容易理解实际应用。 最后,检查是否有遗漏点。比如,是否需要提到具体的工具或框架,如Milvus、Faiss作为向量数据库,Elasticsearch结合向量插件,或者Neo4j图数据库向量库的集成。这些具体工具的例子能增强实用性,但可能用户更关注流程而非具体工具,所以可以简要提及。 总结回答结构:定义混合查询,流程步骤(数据准备、查询分解、混合检索、结果融合、优化),示例,优势与挑战,应用场景。确保每个部分逻辑清晰,逐步引导用户理解。</think>结合向量数据库知识进行混合查询,是通过融合**结构化查询**(如关键词、属性过滤)和**向量相似性搜索**,提升检索的精准度和语义理解能力。以下是具体流程和关键技术点: --- ### **一、混合查询的核心逻辑** 1. **定义目标** - **结构化查询**:基于明确属性(如日期、分类、ID)过滤数据。 - **向量查询**:通过语义相似度匹配非结构化数据(如文本、图像)。 - **混合目标**:同时满足**精确条件筛选**和**语义相关性排序**。 2. **典型场景** - 电商搜索:“红色连衣裙,价格低于500元,且款式与图片相似”(结构条件+图像向量匹配)。 - 知识问答:“2023年发布的AI论文中,哪些与神经网络架构优化相关?”(时间过滤+文本语义匹配)。 --- ### **二、实现混合查询的关键步骤** #### **1. 数据预处理与多模态对齐** - **结构化数据**:提取字段(如标签、时间、类别)并存入传统数据库(如MySQL、MongoDB)。 - **非结构化数据**:使用嵌入模型(如BERT、CLIP)将文本/图像转为向量,存入向量数据库(如Milvus、Pinecone)。 - **关联对齐**:为每条数据生成唯一ID,建立结构化字段与向量之间的映射关系。 ```python # 示例:数据存储结构 { "id": "doc_001", "metadata": {"category": "科技", "date": "2023-05-01"}, "vector": [0.23, -0.45, ..., 0.78] # 512维嵌入向量 } ``` #### **2. 查询解析与联合执行** - **查询分解**:将用户输入拆分为**结构化条件**和**语义描述**。 *示例*: 输入:“找2023年发表的、与量子计算硬件相关的论文” → 结构化条件:`date >= "2023-01-01" AND category = "论文"` → 语义描述:`量子计算硬件` → 向量化 - **分步检索**: 1. **结构化过滤**:用传统数据库筛选符合条件的数据(如日期、分类)。 2. **向量搜索**:对筛选结果进行向量相似度计算,按相关性排序。 - **优化策略**: - **预过滤**:先结构化查询缩小范围,再向量搜索(节省计算资源)。 - **后过滤**:先向量搜索返回Top-K结果,再按结构化条件过滤。 #### **3. 结果融合与排序** - **加权评分**:综合结构化匹配度(如权重0.3)和向量相似度(权重0.7)。 $$ \text{最终得分} = \alpha \cdot \text{结构化得分} + (1-\alpha) \cdot \text{向量相似度} $$ - **混合排序**:按最终得分对结果重新排序,优先展示高相关性内容。 --- ### **三、技术实现工具与框架** | **组件** | **工具示例** | **作用** | |--------------------|--------------------------------------|-----------------------------------| | 向量数据库 | Milvus, Pinecone, FAISS | 存储向量,支持高效相似性搜索 | | 结构化数据库 | PostgreSQL, Elasticsearch, MongoDB | 处理属性过滤、范围查询 | | 嵌入模型 | BERT(文本)、CLIP(图文)、ResNet(图像) | 生成向量表示 | | 混合查询引擎 | Elasticsearch+KNN插件, Vespa | 一站式支持结构化和向量查询 | --- ### **四、优势与挑战** #### **优势** 1. **精准与语义兼顾**:避免纯向量搜索的“语义漂移”问题(如“苹果”公司 vs 水果)。 2. **灵活性**:支持多模态数据(文本+图像+表格)联合查询。 3. **性能优化**:通过预过滤减少向量计算量,提升响应速度。 #### **挑战** 1. **数据对齐成本**:需维护结构化与非结构化数据的一致性。 2. **参数调优**:权重分配(如$\alpha$)需根据场景反复实验。 3. **分布式扩展**:海量数据下需解决跨数据库的分布式查询问题。 --- ### **五、典型应用案例** 1. **电商推荐**: - 结构化条件:用户筛选“价格<1000元、品牌=ABC” - 向量搜索:匹配用户上传的“理想鞋款图片” - 结果:优先展示价格范围内且视觉相似的鞋款。 2. **法律文档检索**: - 结构化条件:法院=“最高法院”、年份=“2020-2023” - 向量搜索:“关于数据隐私侵权的判决理由” - 结果:按相关性和时间排序的法律文书。 --- 通过混合查询,可充分发挥结构化数据的精确性和向量搜索的语义理解能力,适用于复杂场景下的智能检索需求。
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