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

在Spring Boot中集成向量数据库、AI对话和RAG检索可按以下方式实现: ### 整体项目集成思路 在Spring Boot项目里集成Spring AI和向量数据库,能够实现智能代理和RAG功能,借助实际代码可构建企业文档问答系统,同时解决AI幻觉问题[^1]。 ### 代码示例实现 以集成向量数据库pinecone实现RAG为例,以下是一个可以读取pdf的`chatClient`示例代码: ```java @Bean public ChatClient pdfChatClient(OpenAiChatModel model, ChatMemory chatMemory, VectorStore vectorStore) { return ChatClient.builder(model) .defaultSystem("请根据提供的上下文回答问题,遇到上下文没有的问题,不要自己随意编造。") .defaultAdvisors( new MessageChatMemoryAdvisor(chatMemory), // 聊天记忆 new SimpleLoggerAdvisor(), // 日志 new QuestionAnswerAdvisor( vectorStore, // 向量库(这里注入的就是redisvectorStore) SearchRequest.builder() // 向量检索的请求参数 .similarityThreshold(0.5d) // 相似度阈值 .topK(2) // 返回的文档片段数量 .build() ) ) .build(); } ``` 此代码构建了一个`ChatClient`,它具备聊天记忆、日志记录以及基于向量库的问题回答功能。在`QuestionAnswerAdvisor`中,可设置向量检索的请求参数,像相似度阈值和返回的文档片段数量等[^2]。 ### 关键要点说明 - **系统提示**:在`defaultSystem`里设置提示信息,引导AI依据上下文回答问题,避免随意编造内容。 - **聊天记忆**:利用`MessageChatMemoryAdvisor`保留聊天历史,让对话具有连贯性。 - **日志记录**:通过`SimpleLoggerAdvisor`记录对话日志,方便后续调试与分析。 - **向量检索**:在`QuestionAnswerAdvisor`中设置向量检索的请求参数,从向量库中查找相关文档片段。
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