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
在 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):
- 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)
- 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
- 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
-
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)
-
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。
- 如果直接有关系,用
-
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"
- 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:
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
- 先用 RAG 进行语义搜索(快速找到可能的答案)
- 再用图数据库进行结构化推理(确保答案正确)
- 结合答案,提高问答准确性
2. 混合检索架构流程如下:
- 用户提问 → LLM 解析问题
- 语义检索(向量数据库) → 找到最相关的文档
- 知识推理(图数据库) → 补全关系,检查信息准确性
- 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