Faiss介绍以及使用详解

Faiss是一个由Facebook AI Research开发的用于稠密向量相似度搜索和聚类的高效框架。它提供了多种检索方法,支持CPU和GPU,并且可以通过conda方便安装。在Quick Start中,通过构建索引和查询向量展示了其基本用法。加速搜索可以通过IndexIVFFlat实现,减少内存占用则可以利用Product Quantizer进行压缩。此外,Faiss还支持简化索引的字符串表达方式,便于组合使用不同的索引方法。

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简介

faiss是为稠密向量提供高效相似度搜索和聚类的框架。由Facebook AI Research研发。 具有以下特性。

  • 1、提供多种检索方法
  • 2、速度快
  • 3、可存在内存和磁盘中
  • 4、C++实现,提供Python封装调用。
  • 5、大部分算法支持GPU实现

下面给出一些快速链接方便查找更多内容。

github
官方文档
c++类信息
Troubleshooting
官方安装文档

安装

文档中给出来编译安装,conda等安装方式。因为公司服务器编译安装需要权限,所有我们一般使用conda的方式安装python Module。

# 更新conda
conda update conda
# 先安装mkl
conda install mkl
# faiss提供gpu和cpu版,根据服务选择
# cpu版本
conda install faiss-cpu -c pytorch
# gpu版本
conda install faiss-gpu cudatoolkit=8.0 -c pytorch # For CUDA8
conda install faiss-gpu cudatoolkit=9.0 -c pytorch # For CUDA9
conda install faiss-gpu cudatoolkit=10.0 -c pytorch # For CUDA10
# 校验是否安装成功
python -c "import faiss"

Quick Start

这里先给出官方提供的demo来感受一下faiss的使用。

首先构建训练数据和测试数据

import numpy as np
d = 64                           # dimension
nb = 100000                      # database size
nq = 10000                       # nb of queries
np.random.se
### Faiss向量数据库详解 FAISS 是 Facebook 开源的一个高效相似度搜索库,主要用于大规模向量检索场景。其核心功能在于能够快速地在高维空间中找到最近邻点[^1]。 #### 数据集类设计 FAQDataset 类的设计是为了适配基于 FAISS 的向量存储需求。以下是该类的主要组成部分及其作用: - **`__init__` 方法**: 初始化数据集和分词器。这一步骤通常用于加载原始数据并配置必要的预处理工具。 - **`__getitem__` 方法**: 对单个样本进行处理,将文本输入通过分词器编码为 token IDs,并将其对应的标签设置为目标变量。此方法支持模型训练中的动态数据获取。 - **`__len__` 方法**: 返回整个数据集中可用样本的数量,便于框架管理批次大小以及迭代次数。 这些组件共同构成了一个结构化的方式以准备机器学习任务所需的数据形式。 #### 向量检索扩展 除了基本的功能外,FAISS 还提供了 `similarity_search_by_vector` 接口来实现仅依赖于嵌入表示而无需明确知道原文本内容的查询操作[^2]。下面展示了一个简单的例子说明如何利用 OpenAI Embeddings 和 FAISS 结合完成这一过程: ```python from langchain.embeddings.openai import OpenAIEmbeddings embedding_function = OpenAIEmbeddings() query = "我想了解一下产品价格" embedding_vector = embedding_function.embed_query(query) docs = db.similarity_search_by_vector(embedding_vector) print(docs[0].page_content) ``` 上述脚本首先计算给定问题字符串 `"我想了解一下产品价格"` 的嵌入表达;接着调用已建立好的 FAISS 索引对象 (`db`) 来寻找最接近当前询问语义的相关文档片段;最后打印匹配到的第一个结果的内容部分。 #### 实际应用价值 当面对复杂业务逻辑或者多模态信息融合时,仅仅依靠关键词无法满足精准推荐的需求。此时采用深度学习技术生成高质量特征向量并通过 FAISS 加速查找成为一种有效解决方案。特别是在客服机器人领域,预先构建好常见问题解答的知识图谱后,可以显著提升用户体验满意度。 --- ###
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