浅谈图数据库 vs 传统Rag, 以及图数据库 + 传统Rag

前言

曾在游戏世界挥洒创意,也曾在前端和后端的浪潮间穿梭,如今,而立的我仰望AI的璀璨星空,心潮澎湃,步履不停!愿你我皆乘风破浪,逐梦星辰!

图数据库 vs. 传统 RAG(Retrieval-Augmented Generation):检索速度 & 准确率

RAG(检索增强生成) 任务中,图数据库(Graph Database)和传统的向量数据库(Vector Database,如 FAISS, Chroma, Weaviate)在 检索速度、准确率 上有明显区别。


1. 图数据库 vs. 传统 RAG 检索区别

对比项图数据库(Graph Database)传统 RAG(向量数据库 + 语义搜索)
数据结构节点(Entity)+ 关系(Edge)文档块(Chunks)+ 向量嵌入(Embeddings)
检索方式图遍历(Graph Traversal)近似最近邻搜索(ANN)
检索速度适用于 小规模高关联数据,深层查询可能变慢ANN 检索 超大规模数据快,但不适合推理
准确率适合 结构化数据,高关系精度适合 非结构化数据,但易产生错误召回
适用场景知识图谱、社交网络、金融反欺诈AI 问答、ChatGPT 文档检索

总结

  • 图数据库 → 适用于高关系复杂度的知识检索,如供应链管理、金融风控、社交网络
  • 传统 RAG(向量数据库) → 适用于大规模文本语义检索,如AI 问答、代码搜索

2. 检索逻辑展开

(1) 传统 RAG 检索逻辑

传统 RAG 主要基于 语义搜索(Semantic Search)

  1. Query 转换成向量
    from transformers import AutoTokenizer, AutoModel
    tokenizer = AutoTokenizer.from_pretrained("bert-base-chinese")
    model = AutoModel.from_pretrained("bert-base-chinese")
    
    query = "马云创办了什么公司?"
    inputs = tokenizer(query, return_tensors="pt")
    query_embedding = model(**inputs).last_hidden_state.mean(dim=1)
  2. 用 ANN 近似最近邻搜索(Approximate Nearest Neighbor, ANN)
    • 数据库存储文档向量
    • 用 FAISS/HNSW 进行快速相似度匹配
    import faiss
    index = faiss.IndexFlatL2(768)
    index.add(document_vectors)  # 存储向量
    D, I = index.search(query_embedding, k=5)  # 近似搜索
  3. 返回最相关的文档片段
    • 向量相似度最高的文档返回给 LLM 进行生成回答。

📌 问题

  • 语义搜索可能会出现 错误匹配,尤其是多义词、模糊查询的情况下。

(2) 图数据库检索逻辑

图数据库(Neo4j、JanusGraph) 检索主要基于 图遍历(Graph Traversal),适用于结构化查询

📌 逻辑
  1. 解析 Query

    • 关键词匹配(查找相关节点)
    • 路径搜索(找到实体之间的连接)
  2. 图遍历(Graph Traversal)

    • 如果直接有关系,用 MATCH 查询:
      MATCH (p:Person)-[:FOUNDED]->(c:Company {name: "阿里巴巴"})
      RETURN p.name
    • 如果是多跳关系(比如查找 “马云投资了哪些公司”):
      MATCH (p:Person {name: "马云"})-[:INVESTED*1..3]->(c:Company)
      RETURN c.name
    • 这里 [*1..3] 代表搜索 1~3 层关系,可以找到间接投资的公司
  3. 返回结构化数据

    {
      "query": "马云投资了哪些公司?",
      "result": ["滴滴", "微博"]
    }

📌 优势

  • 不会有“错误匹配”,因为所有数据都是有结构的关系
  • 可以进行知识推理(Reasoning),发现间接关系

📌 问题

  • 对于超大规模数据(10 亿+条文档)检索可能比向量数据库慢

3. 速度对比

检索方式查询速度数据规模支持适用场景
向量数据库(FAISS, HNSW)快(ms 级)支持 TB 级数据适合非结构化文本检索
图数据库(Neo4j)复杂关系慢(秒级)适合 千万级数据适合结构化数据推理

优化方案

  • 混合检索(Hybrid Search)
    • 向量搜索(FAISS)+ 图数据库,先用 ANN 找最相关的实体,再用图数据库检索关系:
      top_results = faiss_index.search(query_embedding, k=10)
      entity_ids = [res["entity_id"] for res in top_results]
      
      graph_query = f"MATCH (e) WHERE e.id IN {entity_ids} RETURN e"

4. 准确率对比

检索方式召回率(Recall)精确率(Precision)问题
向量数据库(FAISS, HNSW)高(80-90%)中(70-85%)易误匹配
图数据库(Neo4j)低(50-80%)高(90-100%)结构化数据需要完整

📌 实际测试

  • 问:马云投资了哪些公司?
    • FAISS 可能会召回错误的公司(如阿里巴巴并未投资的公司)。
    • Neo4j 只会返回真正投资过的公司

5. 什么时候用图数据库 vs. 传统 RAG

场景用图数据库(Graph Database)用传统 RAG(FAISS/HNSW)
社交关系用户好友推荐不适用
金融风控诈骗检测仅用于 NLP 文档分析
法律/医学问答知识推理(法条关联)适用于检索法规文本
代码搜索分析 API 调用关系代码文本匹配
电商推荐购买关系、商品图谱文本搜索商品

📌 混合方案

  • 电商推荐
    • FAISS 用于搜索相似商品
    • Neo4j 用于分析商品之间的关系

总结

对比项图数据库(Neo4j, JanusGraph)传统 RAG(FAISS, Chroma)
检索速度慢(路径遍历需要时间)快(近似最近邻搜索)
数据规模适合千万级数据适合百亿级数据
准确率100%(不误匹配)80-90%(可能有误匹配)
适用场景结构化数据、知识推理非结构化文本、语义搜索

📌 结论

  • 如果是文本 RAG(AI 问答) → 传统向量数据库(FAISS, Weaviate)
  • 如果是知识图谱、社交推荐、金融风控 → 图数据库(Neo4j, JanusGraph)
  • 如果想要更强的检索效果向量数据库 + 图数据库 结合

图数据库 + 传统 RAG 结合使用,实现更好的问答效果

在 问答系统 中,可以结合 图数据库(Graph Database)+ 传统 RAG(向量数据库),让检索更快、更准确,实现更好的问答效果。


1. 为什么要结合?

传统 RAG(FAISS / Chroma / Weaviate): ✅ 适合 非结构化文本搜索(如 AI 问答)
问题可能召回错误的文本,缺乏结构化信息

图数据库(Neo4j / JanusGraph): ✅ 适合 知识推理(如知识图谱查询)
问题对纯文本查询不友好,查询速度较慢

📌 混合方案

  1. 先用 RAG 进行语义搜索(快速找到可能的答案)
  2. 再用图数据库进行结构化推理(确保答案正确)
  3. 结合答案,提高问答准确性

2. 混合检索架构流程如下

  1. 用户提问LLM 解析问题
  2. 语义检索(向量数据库) → 找到最相关的文档
  3. 知识推理(图数据库) → 补全关系,检查信息准确性
  4. 结合 LLM 生成最终答案

3. 具体检索逻辑

(1) 语义检索(传统 RAG)

🔹 解析用户 Query
query = "马云投资了哪些公司?"
🔹 生成 Query 向量
from transformers import AutoTokenizer, AutoModel
import torch

tokenizer = AutoTokenizer.from_pretrained("bert-base-chinese")
model = AutoModel.from_pretrained("bert-base-chinese")

inputs = tokenizer(query, return_tensors="pt")
query_embedding = model(**inputs).last_hidden_state.mean(dim=1)
🔹 进行向量检索
import faiss

# 加载向量数据库
index = faiss.IndexFlatL2(768)
index.add(document_vectors)  # 存储所有文档向量

# 进行 ANN(近似最近邻)搜索
D, I = index.search(query_embedding, k=5)
retrieved_texts = [documents[i] for i in I[0]]
📌 结果

向量数据库返回:

["阿里巴巴投资了滴滴", "马云曾投资了小鹏汽车", "阿里参股了微博"]

但是这些信息可能不准确,需要用图数据库验证


(2) 结构化推理(图数据库)

用图数据库验证投资关系,避免错误答案。

🔹 进入 Neo4j 查询
MATCH (p:Person {name: "马云"})-[:INVESTED]->(c:Company)
RETURN c.name
🔹 查询代码
from neo4j import GraphDatabase

uri = "bolt://localhost:7687"
driver = GraphDatabase.driver(uri, auth=("neo4j", "password"))

def query_graph(person_name):
    with driver.session() as session:
        query = """
        MATCH (p:Person {name: $name})-[:INVESTED]->(c:Company)
        RETURN c.name
        """
        result = session.run(query, name=person_name)
        return [record["c.name"] for record in result]

verified_companies = query_graph("马云")
print(verified_companies)
📌 结果
["滴滴", "微博"]

图数据库帮我们去掉错误答案确保投资关系真实存在


(3) 结合 LLM 生成最终答案

LLM 结合图数据库和向量数据库的结果,提高答案质量

final_prompt = f"根据知识库,马云投资了 {', '.join(verified_companies)},请用自然语言总结。"

from openai import OpenAI
response = OpenAI.Completion.create(
    engine="gpt-4",
    prompt=final_prompt,
    max_tokens=100
)

print(response.choices[0].text)
📌 结果
"马云投资了滴滴和微博,这些投资帮助阿里巴巴拓展了在出行和社交领域的业务。"

4. 速度 & 准确率分析

方式查询速度准确率适用场景
仅用向量数据库(RAG)快(ms 级)80-90%(可能错误召回)适合文本语义搜索
仅用图数据库(Graph)慢(秒级)100%(无误召回)适合知识推理
向量 + 图数据库(混合方案)快(ms~秒级)99%(高精度+快)AI 问答、知识问答

优势

  • 比单独用向量数据库更准确
  • 比单独用图数据库更快
  • 适合复杂问答任务,如法律、金融、医学、企业知识图谱

5. 适用场景

场景是否适用混合检索?理由
法律问答✅ 是法律条文有复杂关系,向量搜索无法准确匹配
电商推荐✅ 是向量搜索找到相似商品,图数据库分析购买关系
社交推荐✅ 是向量数据库找兴趣相似用户,图数据库分析好友关系
新闻搜索❌ 否主要是文本搜索,RAG 更快
代码搜索❌ 否代码本质是文本,向量搜索更适合

6. 总结

方案检索速度准确率适用场景
传统 RAG(向量搜索)快(ms 级)80-90%文本检索、AI 问答
图数据库(Graph)慢(秒级)100%复杂关系查询、知识推理
混合方案(RAG + Graph)快(ms~秒级)99%AI 问答、企业知识库

📌 结论

  • 如果是 AI 问答(如 ChatGPT)用 RAG 语义搜索
  • 如果是知识推理(如金融风控)用图数据库
  • 如果是复杂问答(如企业知识库、法律问答)用混合方案

### RAG 数据库的使用方法与介绍 #### 什么是 RAGRAG(Retrieval-Augmented Generation)是一种结合检索和生成的技术框架,旨在通过从外部知识源中提取相关信息来增强大型语言模型的能力[^1]。这种技术的核心在于利用外部数据存储(如向量数据库图数据库或知识图谱),从而提升生成内容的相关性和准确性。 #### RAG 的关键技术组件 RAG 系统通常由以下几个部分组成: 1. **检索模块**:负责从外部知识库中查找与输入查询最相关的文档片段。这可以通过多种方式实现,例如基于关键词匹配的传统搜索引擎或者更先进的语义相似度计算工具(如向量数据库)。 2. **生成模块**:接收检索到的信息作为上下文,并据此生成最终的回答。这一阶段依赖于强大的预训练语言模型完成自然流畅的语言合成工作。 3. **融合机制**:确保检索出来的信息能被有效融入到后续生成过程中去,在保持连贯性的前提下提高答案质量。 #### 如何选择适合的企业级 RAG 数据方案? 当考虑实施企业级别的 RAG 解决方案时,可以选择不同类型的知识储存形式,包括但不限于向量数据库图数据库以及构建完整的知识图谱等选项[^3]: - **向量数据库**:擅长处理大规模非结构化数据集上的近似最近邻搜索问题,非常适合用来保存经过嵌入表示后的文本资料以便快速定位相关内容项; - ```python from pymilvus import connections, Collection # 连接到 Milvus 向量数据库实例 connections.connect("default", host="localhost", port="19530") collection_name = "my_collection" my_collection = Collection(name=collection_name) ``` - **图数据库**:特别适用于描述复杂实体间的关系网络场景,其灵活性允许定义高度动态变化的对象属性及其相互作用模式; - **知识图谱**:则进一步抽象出了领域内的核心概念体系并建立了它们之间的逻辑联系,有助于形成更加深入的理解视角。 以上每种类型的基础设施都有各自的优势所在,具体选用哪一类取决于目标应用场景的具体需求分析结果。 #### 实际操作指南——搭建简单的 RAG 流程 为了帮助理解如何实际运用上述理论基础建立自己的 RAG 应用程序,这里给出一个简化版的工作流程概述: 1. 准备好待索引的数据集合,并将其转换成适配所选后台系统的格式; 2. 构建高效的检索服务接口用于实时响应用户的提问请求; 3. 整合选定的大规模预训练语言模型以提供高质量回复能力; 4. 不断优化整个链条各个环节的表现指标直至满足预期效果为止。 请注意这是非常概括性的指导方针,真正开发项目期间还需要考虑到更多细节方面的要求。
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