尽管大语言模型具备出色的推理能力和广泛的通用知识,但它们在检索精确信息、获取最新数据或提供可验证的回答时常常遇到困难。检索增强生成(Retrieval-Augmented Generation,RAG)应运而生,这一创新性方法通过将大语言模型与外部知识源相结合,有效提升了其性能。本文将深入探讨RAG的概念、重要性,并使用Python和流行的开源库从零开始构建一个完整的RAG系统。
一、RAG是什么
RAG是一种将信息检索与文本生成相结合的架构。其核心原理是在生成回答之前,从外部知识库中检索相关信息,以此增强语言模型的能力。这一过程主要包含以下几个关键步骤:
- 检索
当系统接收到一个查询时,检索系统会在知识库中搜索最相关的文档或文本块。例如,当用户询问“苹果公司最新的产品有哪些”,检索系统会在包含苹果公司产品信息的知识库中进行查找。
- 增强
检索到的信息会被注入到发送给语言模型的提示中。这些额外的信息为语言模型提供了更丰富的上下文,帮助它生成更准确的回答。
- 生成
语言模型结合其预训练的知识和检索到的特定信息,生成最终的回答。在上述例子中,语言模型会参考检索到的苹果公司产品信息,给出如“苹果公司最新的产品包括iPhone 15系列手机、Apple Watch Series 9等”这样的回复。

RAG的出现有效解决了传统大语言模型存在的多个关键问题:
- 知识局限
标准的大语言模型知识受限于训练数据,而RAG允许模型访问更新或更专业的信息。以医学领域为例,大语言模型可能在训练时使用的是几年前的医学研究成果,而RAG可以通过连接最新的医学数据库,为用户提供最新的医学研究进展和治疗方案。
- 幻觉问题
大语言模型有时会生成看似合理但实际错误的信息。RAG通过将回答基于可验证的来源,大大减少了这种“幻觉”情况的发生。例如,在回答历史事件相关问题时,RAG会依据历史文献等可靠来源,避免编造不存在的事件细节。
- 透明度
RAG系统中的模型能够引用其信息来源,这使得验证回答变得更加容易。在学术研究场景中,这一特性尤为重要,研究人员可以根据模型提供的来源进一步查阅资料,确保信息的准确性。
- 适应性
RAG系统可以通过更新知识库来适应新信息,而无需重新训练整个模型。这意味着在面对快速变化的信息,如金融市场数据、科技新闻时,RAG系统能够及时提供最新的信息。
二、RAG的发展历程
RAG的概念在2020年由Facebook AI Research(现Meta AI)的研究人员在一篇题为“Retrieval-Augmented Generation for Knowledge-Intensive NLP Tasks”的论文中正式提出。该论文建议将稀疏和密集检索器与序列到序列模型相结合,用于处理知识密集型任务。
然而,RAG背后的理念在多个领域有着深厚的根源:
- 问答系统
早期的问答系统在尝试回答问题之前,就已经使用文档检索来查找相关信息。这些早期系统为RAG的发展奠定了基础,启发了将信息检索与答案生成相结合的思路。
- 信息检索
搜索引擎领域数十年的研究为高效的文档检索提供了坚实的基础。从简单的关键词匹配到复杂的语义理解,信息检索技术的不断进步为RAG中的检索环节提供了有力支持。
- 神经信息检索
神经网络在信息检索领域的应用,使得检索能够更加关注语义层面的意义。通过将文本转化为向量表示,神经网络可以更好地理解文本之间的语义关联,提高检索的准确性。
- 自然语言处理中的迁移学习
像BERT这样的预训练语言模型的出现,使得文档表示和检索变得更加有效。预训练语言模型可以学习到丰富的语言特征和语义信息,为RAG系统中的文本处理提供了强大的工具。
随着GPT-3、GPT-4、Claude以及LLaMA等开源替代模型的兴起,RAG的受欢迎程度迅速飙升。企业很快意识到,尽管这些模型功能强大,但为了在商业应用中可靠使用,它们需要与可信的信息来源相结合。如今,RAG已成为应用大语言模型开发的基石,LangChain、LlamaIndex等框架为简化RAG的实现提供了丰富的工具。
三、RAG为何重要
RAG在人工智能领域具有诸多显著优势:
- 获取最新信息
RAG系统能够访问最新的信息,克服了大语言模型知识截止的局限性。在新闻资讯、科技动态等领域,用户可以通过RAG系统获取到最新的事件报道和技术进展。
- 领域专业化
通过提供特定领域的知识库,RAG可以使通用的大语言模型表现得像专业模型一样。在法律领域,结合法律条文和案例的知识库,RAG系统可以为用户提供专业的法律咨询;在金融领域,连接金融数据和市场分析的知识库,RAG系统可以为投资者提供精准的投资建议。
- 减少幻觉
RAG将回答建立在检索到的文档基础上,显著降低了大语言模型生成错误信息的可能性。这一特性在医疗健康领域尤为关键,确保为患者提供的医疗建议准确可靠,避免因错误信息导致的医疗风险。
- 降低成本
与微调或重新训练大型模型相比,RAG只需更改知识库就能适应新的领域,大大降低了成本。对于资源有限的小型企业或研究团

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