矢量数据库:LLMs外挂知识库

矢量数据库与AI应用

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矢量数据库为管理高维数据提供了专门的解决方案,这对人工智能的上下文决策至关重要。但它们究竟是如何做到的呢?

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介绍

信息有多种形式。有些信息是非结构化的,例如文本文档、图片和音频。有些则是结构化的,例如应用程序日志、表格和图表。怎么把这些数据进行统一存储和检索呢?矢量数据库就是为了解决这个问题而诞生的。

向量数据库能够将向量存储为高维数据点并进行高效检索。将文档信息利用text Embedding算法进行嵌入,形成文本向量;同理,可通过多模态表征算法将video/image/audio数据进行表征,生成稠密嵌入向量。然后将稠密向量存入到矢量数据库(如:Pinecone),然后利用相似算法进行高效检索。

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矢量数据库创建和检索

安装矢量数据库,例如:Pinecone(私人账号免费)。需要设置嵌入向量的维度和检索指标。由于openAI嵌入模型默认输出维度为1536,因此设置和Embedding Model的输出维度保持一致。检索指标是cosine相似度,也就是向量检索时,通过cosine输出Top-K结果。

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可以通过API方式进行数据库“增删改查”操作。通过Pinecone的API方式插入数据的代码如下:
在这里插入图片描述

矢量数据存入到数据库后的效果如下:

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矢量数据库构建完成以后,每个数据点都会表征成一个有方向的向量值(Vector Representation)。当有检索诉求时,可通过相似度算法进行计算,从矢量数据库中输出最相似的向量返回即可。

### 构建支持PDF和图像检测的标准知识库的方法 构建一个包含PDF文档处理能力和图像检测功能的标准知识库是一项复杂的工程任务,涉及多个技术和工具的集成。以下是关于这一主题的具体实现方法和技术细节。 #### 1. 数据预处理阶段 为了有效利用PDF文件中的内容以及图像中的信息,需要先对其进行预处理。对于PDF文件,可以采用Python库`PyPDF2`或`pdfplumber`来提取文本内容[^1]。这些工具能够解析多页PDF并将其转换为可读的字符串形式以便后续处理。 针对图像部分,则需依赖光学字符识别(OCR)技术。推荐使用Tesseract OCR引擎配合PIL(Pillow)库完成图片到文字的转化过程[^5]: ```python from PIL import Image import pytesseract def extract_text_from_image(image_path): image = Image.open(image_path) text = pytesseract.image_to_string(image) return text ``` #### 2. 向量化与索引建立 一旦获取到了来自不同媒介的数据(无论是从PDF还是图像),下一步就是将它们转化为计算机能理解的形式——即高维空间里的向量表示。这里建议引入Hugging Face Transformers或其他预训练好的嵌入模型作为基础架构的一部分[^2]。例如,在LangChain框架下加载合适的embedding model: ```python from langchain.embeddings import HuggingFaceEmbeddings embeddings_model = HuggingFaceEmbeddings(model_name="sentence-transformers/all-MiniLM-L6-v2") ``` 随后,借助Milvus/Zilliz Cloud或者FAISS这样的高效矢量数据库保存上述计算所得的结果,并形成可供快速查询的基础结构[^4]: ```python from langchain.vectorstores import FAISS vectorstore = FAISS.from_texts(texts, embeddings_model) ``` #### 3. 检索增强生成 (RAG) 的应用 当面对实际提问时,系统应有能力迅速定位关联度最高的几条记录并通过自然语言生成(NLG)给出最终答复。此环节可通过融合传统搜索引擎逻辑与现代深度学习算法达成目标。具体而言,LangChain提供了一个灵活易用接口用于定制专属解决方案;同时它还允许开发者无缝接入外部服务比如Neo4j来进行复杂关系型数据分析[^3]。 ```python from langchain.chains.question_answering import load_qa_chain from langchain.llms import OpenAI llm = OpenAI() qa_chain = load_qa_chain(llm=llm, chain_type="stuff") docs = vectorstore.similarity_search(query) response = qa_chain.run(input_documents=docs, question=query) ``` 以上代码片段展示了如何调用预先配置完毕的大规模语言模型(LLMs),结合之前准备就绪的知识储备共同作用于解答用户提出的各类疑问之上。 --- ###
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