实现基于RAG的Q&A应用程序

实现基于RAG的Q&A应用程序

LLM 支持的最强大的应用程序之一是复杂的 问答 (Q&A) 聊天机器人。这些应用程序可以 回答有关特定来源信息的问题。这些应用程序 使用一种称为检索增强生成 (RAG) 的技术。

什么是检索增强生成 (RAG)

通用语言模型通过微调就可以完成几类常见任务,比如分析情绪和识别命名实体。这些任务不需要额外的背景知识就可以完成。

要完成更复杂和知识密集型的任务,可以基于语言模型构建一个系统,访问外部知识源来做到。这样的实现与事实更加一性,生成的答案更可靠,还有助于缓解“幻觉”问题。

Meta AI 的研究人员引入了一种叫做检索增强生成(Retrieval Augmented Generation,RAG)的方法来完成这类知识密集型的任务。RAG 把一个信息检索组件和文本生成模型结合在一起。RAG 可以微调,其内部知识的修改方式很高效,不需要对整个模型进行重新训练。

RAG 会接受输入并检索出一组相关/支撑的文档,并给出文档的来源(例如维基百科)。这些文档作为上下文和输入的原始提示词组合,送给文本生成器得到最终的输出。这样 RAG 更加适应事实会随时间变化的情况。这非常有用,因为 LLM 的参数化知识是静态的。RAG 让语言模型不用重新训练就能够获取最新的信息,基于检索生成产生可靠的输出。
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RAG 架构

典型的 RAG 应用程序有两个主要组件:

索引:用于从源引入数据并编制索引的管道 它。这通常发生在离线状态。

检索和生成:实际的 RAG 链,它需要用户 在运行时查询并从索引中检索相关数据,然后 将其传递给模型。

从原始数据到答案最常见的完整序列如下所示:

索引

  1. 加载:首先我们需要加载数据。这是使用 DocumentLoaders 完成的。
  2. 拆分:文本 分离器将大块分成更小的块。这对于以下方面都很有用 索引数据并将其传递到模型,因为大块 更难搜索,并且不适合模型的有限上下文 窗。Documents
  3. 存储:我们需要某个地方来存储和索引我们的拆分,以便 以后可以搜索它们。这通常是使用 VectorStore 和 Embeddings 模型完成的。

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检索和生成

  1. 检索:给定用户输入,从中检索相关拆分 使用猎犬进行存储。
  2. 生成:ChatModel / LLM 使用 包含问题和检索数据的提示
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案例参考

在LangChain 文档中可以找到一个使用检索器和 LLM 回答问题并给出知识来源的简单例子。

### 如何使用 LangchainRAG 在 Streamlit 中构建应用 构建一个基于 LangchainRAG(Retrieval-Augmented Generation)和 Streamlit 的应用程序涉及多个步骤,包括环境准备、模型加载、文档处理、向量存储以及用户界面设计。以下是详细的说明: #### 1. 环境搭建与依赖安装 为了启动项目,需要先准备好 Python 虚拟环境并安装必要的库。可以按照以下命令完成安装: ```bash pip install langchain ollama streamlit faiss-cpu spacy pyPDF2 openai anthropic dotenv ``` 这一步骤确保了所有必需的工具被正确引入到开发环境中[^1]。 #### 2. 数据预处理与分割 对于输入的数据文件(如 PDF 或其他格式),可以通过 `PyPDF2` 库读取内容,并利用 Langchain 提供的文本分词器将其拆分为适合嵌入的小片段。下面是一个简单的实现例子: ```python from PyPDF2 import PdfReader from langchain.text_splitter import RecursiveCharacterTextSplitter def process_pdf(file_path): reader = PdfReader(file_path) raw_text = "" for page in reader.pages: raw_text += page.extract_text() text_splitter = RecursiveCharacterTextSplitter( chunk_size=1000, chunk_overlap=200 ) texts = text_splitter.split_text(raw_text) return texts ``` #### 3. 嵌入生成与向量存储 通过选择合适的嵌入方法(例如 HuggingFace 或 OpenAI Embeddings),将数据转换成高维空间中的向量形式以便后续检索操作。这里推荐使用 FAISS 来管理这些向量数据库因为它支持高效的近似最近邻查询。 ```python from langchain_community.embeddings.spacy_embeddings import SpacyEmbeddings from langchain_community.vectorstores import FAISS embedder = SpacyEmbeddings(model_name="en_core_web_lg") vectorstore = FAISS.from_texts(texts=texts, embedding=embedder) ``` 此过程会建立一个强大的索引结构允许快速访问相关内容[^3]。 #### 4. 集成 Ollama 及其服务端口配置 Ollama 是一种轻量化的大规模语言模型推理引擎,它可以显著提高检索效率。要启用该功能需单独开启服务器监听模式并通过 API 接口调用相应函数执行具体任务。 ```bash ollama serve & ``` 之后可以在代码里定义好连接参数从而方便地获取远程计算资源的支持[^2]。 #### 5. 创建交互式的前端页面 最后借助于Streamlit框架打造直观友好的图形化展示平台让用户能够便捷地提交问题得到解答反馈。 ```python import streamlit as st st.title('Q&A System with RAG') query = st.text_input("Enter your question here:") if query: docs = vectorstore.similarity_search(query=query,k=3) context = "\n".join([doc.page_content for doc in docs]) prompt_template = ChatPromptTemplate.from_messages([ ("human", f"{context}\n{query}"), ("ai", "") ]) llm_response = chat_model(prompt=prompt_template.format_prompt().to_string()) st.write(llm_response.content) ``` 以上就是整个工作流的设计思路概述从基础架构一直到最终呈现给用户的实际效果都涵盖了进去希望能够帮助理解如何有效地运用上述技术栈解决问题[^1][^2]. ---
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