18种RAG技术,你了解多少?

在当前生成式模型与信息检索技术快速发展的背景下,如何有效结合二者,提升问答系统的准确性与实用性成为技术探索的焦点。为了寻找最佳解决方案,我尝试了 18 种不同的 RAG(Retrieval-Augmented Generation)技术,从最基础的方法到复杂的多模型融合。经过大量实验,数据表明 Adaptive RAG 凭借动态调整策略和出色的检索效果,以最高得分 0.86 成为本次实验中的大赢家。

接下来,我将详细介绍每种 RAG 技术的核心思想、实现细节以及优缺点,帮助大家更深入地理解这些方法。

1、 简单RAG

简单 RAG 是最直观的实现方式,即直接将检索到的相关文档与生成模型进行拼接后输入,从而生成回答。

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  • 优点: 实现简单、计算开销小,非常适合作为基线对比。
  • 缺点: 当查询涉及复杂语境或需要多轮推理时,直接拼接的信息可能不够充分,容易遗漏细节。
    这种方法虽然能迅速响应,但在准确性上通常无法与更高级的技术相比。

2、语义切分(Semantic Chunking)

语义切分通过将长篇文档按语义进行分块,确保每个块都是一个独立且连贯的语义单元。

实现思路: 利用自然语言处理技术识别文本中的逻辑段落或主题边界,将文档拆分为多个小块。

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  • 优点: 提高了检索系统在定位相关信息时的精度,有助于生成模型快速锁定问题核心。
  • 缺点: 分块策略需要根据文档类型进行调优,不同文档结构下可能需要不同的处理方式。

3、 上下文增强检索(Context Enriched Retrieval)

上下文增强检索在传统关键词匹配的基础上,加入了文档的额外背景信息或领域知识,使得检索结果更加符合查询语境。

实现思路: 在检索时融合额外的上下文向量,比如文章的主题标签、发布时间等。

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  • 优点: 能够有效过滤噪音信息,提升答案的相关性和准确性。
  • 缺点: 需要额外的预处理步骤和上下文信息的构建,增加了系统复杂性。

4、 上下文切块标题(Contextual Chunk Headers)

这种方法利用文档中每个切块的标题或小节名称作为检索辅助信息。

实现思路: 提取各切块的标题,并在检索阶段将其与正文内容一起考虑,提高匹配度。

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  • 优点: 标题往往能简明扼要地反映内容核心,能快速引导模型关注重要信息。
  • 缺点: 对于标题不明显或未提供标题的文档,效果可能不理想。

5、 文档增强(Document Augmentation)

文档增强是在正式检索前,对原始文档进行加工处理,如扩充描述、补充背景信息或结构化处理。

实现思路: 使用自动化技术生成文档摘要、提炼关键词或添加注释,以丰富文档的语义信息。

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  • 优点: 增加了文档的信息量,使得后续检索与生成过程能够获得更多上下文支持。
  • 缺点: 增强过程需要额外计算资源,并且处理不当可能引入噪声信息。

6、查询转换(Query Transformation)

查询转换技术通过对用户原始查询进行改写和优化,使其更符合文档中信息的表述方式。

实现思路: 利用语言模型对查询进行扩展、同义词替换或重构,从而提高检索的召回率。

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  • 优点: 能够捕捉到查询中的隐含意图,降低因表述差异导致的匹配错误。
  • 缺点: 需要确保转换后的查询与原意保持一致,防止出现语义偏差。

7、重排序器(Re-Ranker)

重排序器在初步检索之后,对得到的候选文档进行二次排序,确保最相关的信息位于前列。

实现思路: 利用深度学习模型或其他排序算法,根据文档与查询之间的相似度进行打分排序。

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  • 优点: 提高了最终传递给生成模型的信息质量,减少了低相关度文档的干扰。
  • 缺点: 增加了系统的计算开销,需要设计高效的排序算法以保证响应速度。

8、 基于检索的语义增强(Retrieval-based Semantic Enhancement)

RSE技术侧重于利用语义特征对检索结果进行进一步强化,帮助模型更准确地理解文本含义。

实现思路: 通过深度语义分析提取文档中的关键概念和关系,再与查询进行比对。

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  • 优点: 能够提升检索结果的语义一致性,适用于信息复杂或语义模糊的问题。
  • 缺点: 实现过程中对语义提取的依赖较高,需确保语义模型的准确性。

9、上下文压缩(Contextual Compression)

上下文压缩技术在传递信息给生成模型前,对大量检索结果进行精简摘要,从而保留关键信息。

实现思路: 使用摘要生成算法对文档进行压缩,提取核心句子或关键词。

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  • 优点: 降低输入信息的冗余度,加快生成模型的处理速度,同时保持必要的语义信息。
  • 缺点: 摘要质量直接影响最终答案的准确性,压缩过程需要精细调控以防信息丢失。

10、 反馈循环(Feedback Loop)

反馈循环技术通过将生成的初步答案反馈回检索系统,进行多轮迭代优化。

实现思路: 初次生成答案后,利用其内容重新检索相关信息,再更新答案,形成闭环优化。

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  • 优点: 通过多次迭代不断纠正偏差,能显著提升回答的准确性与完整性。
  • 缺点: 多轮迭代会增加系统延时,对实时性要求较高的应用场景可能不适用。

11、 自适应RAG(Adaptive RAG)

Adaptive RAG的核心在于根据不同查询的特性,动态调整检索与生成策略,从而实现更高的整体性能。

实现思路: 设计一个策略模块,根据查询内容、上下文复杂度等因素选择最适合的检索方法和生成模型参数。

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  • 优点: 实验结果显示其在各种指标上均表现优异,得分达到0.86;能在多种场景下保持较高准确率与响应速度。
  • 缺点: 实现上需要较多调试和参数优化,但带来的性能提升使得投入是值得的。

12、 自我 RAG(Self RAG)

自我 RAG 强调生成模型自身的自我纠错与自我增强机制,通过多次内部迭代不断完善答案。

实现思路: 模型生成初稿后,再通过内部评估模块识别潜在错误并进行修正,反复迭代直至满意。

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  • 优点: 特别适合需要复杂逻辑推理和多轮交互的问题,能逐步逼近真实答案。
  • 缺点: 迭代次数较多可能导致响应延迟,需要平衡准确率与效率。

13、 知识图谱(Knowledge Graph)

知识图谱技术将大量分散的信息以图结构组织起来,帮助模型快速理解实体间的关系和背景知识。

实现思路: 构建领域相关的实体关系图,将检索结果与结构化知识结合,为生成模型提供更系统的信息。

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  • 优点: 特别适用于专业领域或结构化知识密集型的问题,能提高回答的逻辑性和权威性。
  • 缺点: 构建和维护知识图谱需要大量数据支持和专业知识。

14、 层次化索引(Hierarchical Indices)

层次化索引利用文档内部固有的层次结构(例如章节、段落)来构建分级索引,从而提高大规模文档检索的效率。

实现思路: 对文档进行分层处理,先粗略定位大块信息,再在内部进行精细检索。

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  • 优点: 能大幅降低检索时间,提升大文档库中的查找精度。
  • 缺点: 对文档结构有一定依赖,结构不明显的文档可能难以应用。

15、 HyDE

HyDE(Hypothetical Document Embedding)技术通过生成假设性答案,再利用该假设进行反向检索,从而获得更丰富的上下文。

实现思路: 模型首先生成一个初步的假设答案,然后以该答案为查询条件重新检索相关文档,最终融合两者信息。

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  • 优点: 能弥补直接检索过程中可能遗漏的隐性信息,生成更加全面的答案。
  • 缺点: 需要设计合理的假设生成和融合机制,否则可能引入噪声信息。

16、 Fusion

Fusion技术通过整合来自不同检索方法的结果,形成一个融合后的信息集,再传递给生成模型。

实现思路: 采用加权融合、投票机制或神经网络融合多路检索结果,确保多角度信息互补。

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  • 优点: 可以有效降低单一检索方法的局限性,提供更加多样和全面的信息。
  • 缺点: 融合策略设计复杂,需要平衡各路信息的权重。

17、多模型融合(Multi Model)

多模型融合技术同时采用多个生成模型,各自独立生成答案后,再将它们进行整合。

实现思路: 不同模型对同一查询生成多个候选答案,然后利用排序或融合算法选择最佳答案。

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  • 优点: 能利用不同模型的长处,弥补单一模型可能存在的信息盲区,提升整体回答的多样性与准确性。
  • 缺点: 计算资源消耗较大,对系统并行处理能力要求较高。

18、 Crag

Crag技术是一种集成多种信息整合策略的综合方法,通过上下文融合、反馈机制以及多步骤优化,最大化利用检索结果。

实现思路: 将文档信息经过多个处理层次后整合,再通过反馈回路不断修正和优化最终答案。

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  • 优点: 具有较高的稳定性和准确性,能适应复杂和多变的查询场景。
  • 缺点: 实现相对复杂,整体系统调试和优化难度较大,虽然性能优异,但未能在得分上超越 Adaptive RAG。

实验总结

在测试环境中,我对上述 18 种 RAG 技术进行了严格评估。各技术在检索准确率、响应速度与实现复杂度方面各有所长,但实验数据清晰显示,Adaptive RAG 凭借其灵活的策略和自适应调节能力,在整体性能上达到了最高得分 0.86,成为最佳方案。

通过本次实验,我不仅深入理解了每种 RAG 技术的原理和实际应用场景,也为如何在不同项目中选用合适的方案积累了宝贵经验。未来,随着生成模型与检索技术的不断进步,各种 RAG 方法还将进一步发展,带来更智能、高效的问答系统。

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  • 搭建一个简单的 ChatPDF
  • 检索的基础概念
  • 什么是向量表示(Embeddings)
  • 向量数据库与向量检索
  • 基于向量检索的 RAG
  • 搭建 RAG 系统的扩展知识
  • 混合检索与 RAG-Fusion 简介
  • 向量模型本地部署

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  • 为什么要做 RAG
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  • 求解器 & 损失函数简介
  • 小实验2:手写一个简单的神经网络并训练它
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  • Transformer结构简介
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