DeepSeek-R1 + LlamaIndex：基于推理模型的RAG/RAT应用新玩法

各位朋友们，新年好！

春节期间，科技界最火爆出圈的恐怕非国产大模型DeepSeek莫属，特别是其在V3后推出的对标OpenAI o1的推理模型DeepSeek-R1，以其强大的性能与低廉的成本震惊了全球。

不过，再强大的模型终究要服务于上层，让我们来关注基于DeepSeek-R1的RAG应用及其特别的玩法。

• 基于DeepSeek-R1+LlamaIndex的RAG

• 将RAG转化为RAT（检索增强思维）

基于DeepSeek-R1的RAG

首先我们来快速构建一个DeepSeek-R1的RAG原型，以了解其不同之处。

原料

• 模型：开源DeepSeek-R1+Ollama本地推理

• RAG框架：LlamaIndex

• UI原型：Streamlit

准备Ollama与模型服务

• 下载Ollama：https://ollama.com/

• 安装后运行：ollama run deepseek-r1

等待模型下载完成后，我们就拥有了可完全离线使用的本地deepseek-r1模型（根据硬件条件选择不同的参数大小，默认为7b）

基于LlamaIndex的RAG管道

1. 设置模型

在LlamaIndex中使用Ollama模型很简单：

...
llm = Ollama(model="deepseek-r1")
embed_model = OllamaEmbedding(model_name="milkey/dmeta-embedding-zh:f16")

Settings.llm = llm
Settings.embed_model = embed_model

2. 上传文档处理

提供一个上传知识文档的地方并做处理（为了测试方便，这里允许重新上传）：

...
# 上传文件（这里允许上传的类型为 txt/ PDF）
uploaded_file = st.file_uploader("", type=["pdf", "txt"])

if uploaded_file is not None:
    
    # 计算文件内容的哈希值
    file_content = uploaded_file.getvalue()
    new_file_hash = hashlib.md5(file_content).hexdigest()

    # 如果文件发生变化或第一次上传，则重新创建 query_engine
    if st.session_state.file_hash != new_file_hash:
        st.session_state.file_hash = new_file_hash

        with st.spinner("正在处理文档..."):

            st.session_state.messages = []

            # 将上传的文件保存到临时位置
            with open("temp.pdf", "wb") as f:
                f.write(file_content)
...

3. 创建基于LlamaIndex的RAG管道

然后用最简洁的方式创建LlamaIndex的RAG管道，采用默认的内存向量存储：

...
            # 加载并处理文档
            docs = SimpleDirectoryReader(input_files=["temp.pdf"]).load_data()
            
            # 创建向量存储索引
            index = VectorStoreIndex.from_documents(docs)

            # 使用自定义提示创建查询引擎
            query_prompt = """
            1. 使用以下上下文来回答最后的问题。
            2. 如果你不知道答案，请直接说"我不知道"，不要编造答案。
            3. 保持答案简洁，限制在3-4句话内。
            上下文：{context_str}
            问题：{query_str}
            答案："""
            
            st.session_state.query_engine = index.as_query_engine(
                text_qa_template=PromptTemplate(query_prompt),
                similarity_top_k=3,
            )

4. 显示聊天历史并输入

接下来就可以接收问题输入，并生成响应，同时添加到对话历史：

...
    # 显示聊天历史
    for message in st.session_state.messages:
        with st.chat_message(message["role"]):
            st.write(message["content"])

    # 聊天输入
    if prompt := st.chat_input("请输入您的问题"):
        # 显示用户问题
        with st.chat_message("user"):
            st.write(prompt)
        st.session_state.messages.append({"role": "user", "content": prompt})

        # 生成回答
        with st.chat_message("assistant"):
            with st.spinner("思考中..."):
                response = st.session_state.query_engine.query(prompt)
                st.markdown(response.response)
                st.session_state.messages.append({"role": "assistant", "response": response.response})
else:
    st.write("上传 PDF 文件以开始对话。")

5. 清除历史记录按钮

为了方便测试，添加一个清除对话历史的按钮：

...
# 添加清除对话历史的按钮
if st.button("清除对话历史"):
    st.session_state.messages = []
    st.rerun()

6. 测试效果

在当前目录下运行streamlit run xxx.py，会自动打开浏览器访问应用，能够看到类似如下界面：

现在上传一个简单的PDF文件，开始对话。效果如下：

这里我们可以看到，DeepSeek-R1这样的推理模型在输出时会带有一个“思考”过程，这个逐步推理过程会放在输出内容的标签内：

7. 优化显示

实际应用时，可以对中的内容进行简单处理，比如隐藏。这里我们用简单的方法将这部分内容用不同的样式显示，并在保存历史消息时去除这部分。把上面代码中的响应处理部分做如下修改：

...
                # 处理回答中的<think>标签
                text = response.response
                text = re.sub(
                    r'<think>([\s\S]*?)</think>', 
                    lambda m: f'<div style="display: inline;"><span style="color: gray; font-size: 0.9em">{m.group(1)}</span></div>',
                    text,
                    flags=re.DOTALL
                )
                st.markdown(text, unsafe_allow_html=True)
                clean_text = re.sub(r'<think>[\s\S]*?</think>', '', response.response).strip()
                st.session_state.messages.append({"role": "assistant", "content": clean_text})

现在显示效果如下，你可以快速的区分出“思考”与“答案”部分：

如果你使用一些开源的RAG构建平台或类似open-webui这样开箱即用的应用来对接R1，则需要自行对的部分进行处理，比如做折叠显示等。

DeepSeek-R1将RAG转化为RAT

将DeepSeek-R1这样的推理模型用于RAG的另一种改进思路是：将DeepSeek-R1卓越的推理能力与其他模型（如GPT-4o）的生成能力结合，生成更具思考深度与准确性的答案。 这种改进形式也被称为RAT（Retrieval Augmented Thoughts），****检索增强思维。

什么是RAT

RAT是 RAG的一种改进，它结合了 CoT（Chain of Thought，思维链）推理，让模型在回答问题时不仅能够参考外部知识，还能更好地进行深度的推理与思维。

RAT的标准流程为：

1. 生成初步的思维链（CoT）： 即推理时的一步步思考过程，通常会分成n个步骤，直到生成最终答案，但此时的CoT可能不够完善或者有错误。

2. 迭代完善思维链: 根据已有CoT的步骤来检索外部知识，并用来不断修正CoT中的错误或遗漏，使CoT更加精准与丰富。经过多次这样的迭代，最终形成一个完善的CoT思维过程。

3. 生成最终答案： 将最终的CoT，即更完善的思维过程，交给负责生成最终答案的LLM，获得最终响应。

整个过程可以下图表示：

在推理模型之前，你只能借助Prompt来生成CoT步骤，后来出现了o1但价格昂贵，现在DeepSeek-R1的开源给了我们一种新的选择：

让DeepSeek- R1来负责生成与完善CoT，以“提取”其思维过程。

RAT的特点

在理解了RAT的工作流程后，可以总结出RAT的特点：

• 基于CoT生成： 借助CoT模式生成更加深思熟虑与完善的答案。

• 迭代推理： 通过多次迭代推理精细化CoT，借助外部知识完善。

• 动态检索： 每次根据新的迭代推理结果，来调整检索的上下文。

由于RAT的流程复杂度增高，所以会带来一定程度的响应速度下降。因此，也并非所有的场景都适用RAT，其更适用于需要长距推理、需要借助外部知识（本地知识库或网络搜索）的一些复杂应用：

• 综合问答：比如一些需要结合多个关联内容的对比、计算、总结等

• 编程任务： 借助CoT可以让LLM更准确的理解需求并生成更精准的代码

• 数学推理、游戏步骤推理、机器人路径规划等

RAT的简单实现

参考RAT的流程，我们在上面的RAG代码增加一个“思考”的核心步骤：即借助deepseek迭代生成一个CoT结果。流程稍作简化：

• 迭代完善CoT时，使用上一次的CoT结果进行检索，并把检索出的上下文交给DeepSeek，用来再次完善CoT

...
THINK_PROMPT = """
    请结合下面提供的上下文(context字段),仔细思考我的问题(question字段)，完善之前的推理过程(thoughts字段)。
    如果上下文与问题并不相关，请忽略context字段，直接思考问题。
    注意你只需思考该问题，不需要输出答案，答案部分直接输出"Reasoning Done"即可。
"""

# 初始化组件
reasoning_llm = Ollama(model="deepseek-r1:1.5b")

class DeepSeek:
    def __init__(self, reasoning_llm, reasoning_times=1):
        self.reasoning_llm = reasoning_llm
        self.reasoning_times = reasoning_times

    #检索相关上下文
    def retrieve(self, query):
        nodes = st.session_state.query_engine.retrieve(query["question"])
        return {
            "context": nodes,
            "question": query["question"]
        }

    #迭代推理，并返回最终COT
    def think(self, input: str) -> str:

        thoughts = input
        for _ in range(self.reasoning_times):

            retrieved_docs = self.retrieve({"question": thoughts})
            docs_content = "\n\n".join(
                node.text for node in retrieved_docs["context"]
            )

            prompt_json = {
                "context": docs_content,
                "question": input,
                "thoughts": thoughts
            }

            response = self.reasoning_llm.complete(THINK_PROMPT + '\n\n' + dumps(prompt_json, ensure_ascii=False))

            think = re.findall(r'<think>(.*?)</think>', response.text, re.DOTALL)
            if not think:
                return thoughts or "No reasoning available."
            thoughts = think[0]

            st.write(f"thoughts: {thoughts}")

        return thoughts

测试这里的代码，每次迭代都可以获得一个CoT的“思维”结果。比如：

如果知识库很完善，那么经过多次的迭代，这里的CoT将会更完善，最后就可以交给LLM生成更精准的响应结果。

以上研究了DeepSeek-R1推理模型在RAG中的应用、特点，以及一种新的改进形式：RAT，我们也期待有更多的应用形式让DeepSeek-R1这种优秀的国产模型发挥更大的作用与潜能。

DeepSeek无疑是2025开年AI圈的一匹黑马，在一众AI大模型中，DeepSeek以低价高性能的优势脱颖而出。DeepSeek的上线实现了AI界的又一大突破，各大科技巨头都火速出手，争先抢占DeepSeek大模型的流量风口。

DeepSeek的爆火，远不止于此。它是一场属于每个人的科技革命，一次打破界限的机会，一次让普通人也能逆袭契机。

DeepSeek的优点

掌握DeepSeek对于转行大模型领域的人来说是一个很大的优势，目前懂得大模型技术方面的人才很稀缺，而DeepSeek就是一个突破口。现在越来越多的人才都想往大模型方向转行，对于想要转行创业，提升自我的人来说是一个不可多得的机会。

那么应该如何学习大模型

大模型时代，火爆出圈的LLM大模型让程序员们开始重新评估自己的本领。 “AI会取代那些行业？”“谁的饭碗又将不保了？”等问题热议不断。

不如成为「掌握AI工具的技术人」，毕竟AI时代，谁先尝试，谁就能占得先机！

想正式转到一些新兴的 AI 行业，不仅需要系统的学习AI大模型。同时也要跟已有的技能结合，辅助编程提效，或上手实操应用，增加自己的职场竞争力。

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掌握大模型技术你还能拥有更多可能性：

• 成为一名全栈大模型工程师，包括Prompt，LangChain，LoRA等技术开发、运营、产品等方向全栈工程；

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