AIGC实战之如何构建出更好的大模型RAG系统

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  大家好，我是爱编程的喵喵。双985硕士毕业，现担任全栈工程师一职，热衷于将数据思维应用到工作与生活中。从事机器学习以及相关的前后端开发工作。曾在阿里云、科大讯飞、CCF等比赛获得多次Top名次。现为CSDN博客专家、人工智能领域优质创作者。喜欢通过博客创作的方式对所学的知识进行总结与归纳，不仅形成深入且独到的理解，而且能够帮助新手快速入门。

  本文介绍了如何构建出更好的大模型RAG系统，希望能对学习大语言模型和RAG的同学们有所帮助。

文章目录

  • 1. 前言
  • 2. S1 初级RAG
  • 3. S2 高级RAG
    • 3.1 模型测
    • 3.2 策略测
    • 3.3 模型微调测
  • 4. S3 超级RAG
  • 5. 本文作者
  • 6. 内容简介
  • 7. 购买链接

1. 前言

  ChatGPT爆火之后，以ChatPDF为首的产品组合掀起了知识库问答的热潮。

  在过去一整年中，大多数人都在完成RAG系统到高级RAG系统的迭代升级。但是技术发展是迅速的，如何深入了解RAG的发展，做出更好的RAG系统，其实还是非常困难的。

  大模型爆火后的RAG系统发展，大体可以将其分为3个阶段，初级、高级、超级。初级阶段更多的是搭建起系统的pipeline；高级阶段是在召回生成测修修补补，根据badcase反推流程上的优化技巧；超级对应了从Agentic RAG、RAG不存在了、多模态RAG、结构化RAG、GraphRAG、MemoryRAG等技术飞速发展的阶段。

2. S1 初级RAG

  S1阶段处于23年元旦前后，最先在Github出现了一批尝试去复现chatpdf的项目，他们通过对知识库文档进行定长分块建立索引。然后使用用户query去索引中召回相关的文档片段，结合预定义的prompt模板，让LLM生成问题相关的答案。

  其中用到的向量和LLM模型，闭源一般使用openai ada 002 + chatgpt。开源中文测的则比较稀缺，常见的如simbert/text2vec + chatglm v1 6b等。

  大体的一个流程图如下：

图片来自：https://www.promptingguide.ai/research/rag

3. S2 高级RAG

  S2阶段横跨23年整年的时间，大体上可以分为模型测和策略测。

3.1 模型测

  召回模型测：开源社区现在项链模型发力，一些针对QA分布的向量模型开源，如M3E，BGE等。

  生产模型测：国产大模型百花齐放，百川、书生、千问、智谱等。

3.2 策略测

  策略测在卷3大块的内容：

  1. 如何保证更好的文档切分？这里诞生了很多的解析，切分，索引构建技巧。

    • 解析测，简单的从纯文本识别，到后来更复杂的借助版式识别+OCR的方式，还要针对表格，图片等单独处理

    • 切分方面，从滑动窗口定长切分到语义，模块化切分等。

    • 索引构建的一些技巧主要是为了应对chunk切分后的信息丢失问题，常见的比如，保留前后块的索引，文档级别的索引构建等。

  2. 如何召回的更好？

  召回测的一个出发点是，用来召回的query并非一定是用户的输入query。对此我们可以一下子想起来如query改写，hyde，子问题，step-back等常见策略。当然也有混合搜索这类不属于这个范畴的技巧。

  1. 如何生成的更好？

  生成测的一个出发点是，用来生成的内容并非一定是召回的query。从这一点我们也可以想起来如召回内容压缩，内容rerank，溯源，map-reduce等一些策略。

图片来自langchain

3.3 模型微调测

  RAG系统的主要模型还是嵌入模型+生成模型。因此二者的训练方式，也产生了几个不同的大类别。最简单的二者直接使用开源模型，称为Traning free的方式；如果是针对私有化的数据进行训练这2个模型，产生3种训练方式：

  • 方式一：分别独立训练 （Independent Training）

  • 方式二：顺序训练 （Sequential Training），又因为模块的先后，分为LLM First / Retriever First 2种

  • 方式三：联合训练（Joint Training）

图片来自 A Survey on RAG Meeting LLMs: Towards Retrieval-Augmented Large Language Models

4. S3 超级RAG

  S3阶段处于23年底一直到现在，这个阶段RAG的概念几乎是2个月变一次。

  23年底，24年初，开源的大模型已经出现了如Yi-34B，Qwen-72B等具备长上下文能力且效果优异的大模型。RAG的发展注定需要往当时火热的Agent测靠拢。

  Agent的核心为引擎+工具。引擎对整个流程做出决策，如是否调用某个知识库搜索知识，是否需要对结果进行反思重新迭 代等。一个简单的Agentic RAG系统如下图：

图片来自：https://medium.com/@sulaiman.shamasna/rag-iv-agentic-rag-with-llamaindex-b3d80e09eae3

  多模态RAG，结构化RAG，属于小而美的范畴。可能一方面是多模态还没有完全进入工业界，结构化RAG属于NL2SQL的范畴。对于这2个整体上与传统的RAG差异不大，区别在于，多模态流转的中间形态可能是图片，使用clip之类的图文检索模型召回，VL模型进行答案生成。结构化RAG的差异仅在召回测，使用sql、dsl等方式进行结构化数据库的召回。

  24年上半年，部分厂商的RAG系统，在探索新的方向。如contextual.ai发文介绍他们的RAG2.0系统，虽然介绍博客的内容主要是联合训练。斯坦福的大佬们发布了RAPTOR，尝试通过层次的聚类来让RAG索引具备更高级的信息。

图片来自：RAPTOR: RECURSIVE ABSTRACTIVE PROCESSING FOR TREE-ORGANIZED RETRIEVAL

  越来越多的开源框架，在往Agentic RAG方面发展，当然最常见的还是结合self-reflection，self-rag，crag的Agentic RAG系统。

  24年中，微软开源了GraphRAG的项目代码，无数的公众号在炒作这个图谱集合的RAG系统。相比于RAPTOR，GraphRAG在底层的chunk层更拉通，前者的聚类仅限于文档内，在逐级往上到文档间。而基于图谱的RAG在文档间的chunk之间可能会存在实体的连接，从而社区之类之后可以让聚类的社区信息，更好的跨不同的文档。整体上，确实能丰富RAG系统的索引构建，也可以结合传统的高级RAG，实现一个更好的hybird RAG系统。

图片来自：From Local to Global: A Graph RAG Approach to Query-Focused Summarization

  当然24年也有很多RAG不存在的说法，如很多的论文在评估Long Context(LC)大模型与RAG系统准确率的高低之时，RAG系统都处于下风。同时还有一些特殊的开闭源产品，比较常见的就是将知识融合进外挂参数中，最早的如Lamini的Memory Tunning，最近的如智源的MemoRAG。

图片来自：lamini-memory-tuning

5. 本文作者

汪鹏 资深NLP技术专家和AI技术专家，拥有多年NLP落地经验。擅长结合用户场景，针对性地设计图谱、问答、检索、多模态、AIGC等相关的算法和落地方案。在Kaggle获得多枚奖牌，等级master。拥有公众号“NLP前沿”。

6. 内容简介

《大模型RAG实战：RAG原理、应用与系统构建》

汪鹏 谷清水 卞龙鹏 著

多年大厂工作经验的资深AI技术专家撰写
指导读者深入理解RAG技术原理

学会RAG落地应用技巧

掌握RAG系统构建方法

快速掌握大模型应用开发

内容简介：

这是一本全面讲解RAG技术原理、实战应用与系统构建的著作。作者结合自身丰富的实战经验，详细阐述了RAG的基础原理、核心组件、优缺点以及使用场景，同时探讨了RAG在大模型应用开发中的变革与潜力。书中不仅揭示了RAG技术背后的数学原理，还通过丰富的案例与代码实现，引导读者从理论走向实践，轻松掌握RAG系统的构建与优化。无论你是深度学习初学者，还是希望提升RAG应用技能的开发者，本书都将为你提供宝贵的参考与指导。

7. 购买链接

  本书的京东购买链接为：大模型RAG实战 RAG原理 应用与系统构建。

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