LLM之RAG实战(三十五)| 使用LangChain的3种query扩展来优化RAG

news/2024/6/19 5:38:24 标签: langchain, oracle, 数据库

         RAG有时无法从矢量数据库中检索到正确的文档。比如我们问如下问题:

从1980年到1990年,国际象棋的规则是什么?

       RAG在矢量数据库中进行相似性搜索,来查询与国际象棋规则问题相关的相关文档。然而,在某些情况下,我们的向量数据库没有存储完整的信息,例如,我们的矢量数据库没有存储不同年份的规则。这样,数据库可以返回与国际象棋规则相关但与特定问题不直接相关的文档。

       针对上述情况,我们可以采用查询扩展技术,该技术可以对用户的原始查询生成更全面、信息更丰富的搜索。这个新生成的查询将从矢量数据库中获取更多相关文档。

本文,我们将介绍三种查询扩展方法:

一、后退提示(Step Back Prompting)

       Step back prompting来自论文《Take A Step Back: Evoking Reasoning Via Abstraction In Large Language Models》[1]

       Step back prompting是谷歌deepmind开发的一种方法,它首先使用LLM创建用户查询的抽象(从用户具体查询到通用查询的转换,因此称为后退提示),然后根据生成的通用查询来生成答案。

以下是“原始查询”和“后退查询”的示例:

{    "Original_Query": "Could the members of The Police perform lawful arrests?",    "Step_Back_Query": "what can the members of The Police do?",},{    "Original_Query": "Jan Sindel’s was born in what country?",    "Step_Back_Query": "what is Jan Sindel’s personal history?",}
#---------------------Prepare VectorDB-----------------------------------# Build a sample vectorDBfrom langchain.text_splitter import RecursiveCharacterTextSplitterfrom langchain_community.document_loaders import WebBaseLoaderfrom langchain_community.vectorstores import Chromafrom langchain.embeddings import OpenAIEmbeddingsimport osos.environ["OPENAI_API_KEY"] = "Your OpenAI KEY"# Load blog postloader = WebBaseLoader("https://lilianweng.github.io/posts/2023-06-23-agent/")data = loader.load()# Splittext_splitter = RecursiveCharacterTextSplitter(chunk_size=100, chunk_overlap=0)splits = text_splitter.split_documents(data)# VectorDBembedding = OpenAIEmbeddings()vectordb = Chroma.from_documents(documents=splits, embedding=embedding)#-------------------Prepare Step Back Prompt Pipeline------------------------from langchain_core.output_parsers import StrOutputParserfrom langchain_core.prompts import ChatPromptTemplate, FewShotChatMessagePromptTemplatefrom langchain_core.runnables import RunnableLambdafrom langchain.chat_models import ChatOpenAIretriever = vectordb.as_retriever()llm = ChatOpenAI()# Few Shot Examplesexamples = [    {        "input": "Could the members of The Police perform lawful arrests?",        "output": "what can the members of The Police do?",    },    {        "input": "Jan Sindel’s was born in what country?",        "output": "what is Jan Sindel’s personal history?",    },]# We now transform these to example messagesexample_prompt = ChatPromptTemplate.from_messages(    [        ("human", "{input}"),        ("ai", "{output}"),    ])few_shot_prompt = FewShotChatMessagePromptTemplate(    example_prompt=example_prompt,    examples=examples,)prompt = ChatPromptTemplate.from_messages(    [        (            "system",            """You are an expert at world knowledge. Your task is to step back and paraphrase a question to a more generic step-back question, which is easier to answer. Here are a few examples:""",        ),        # Few shot examples        few_shot_prompt,        # New question        ("user", "{question}"),    ])question_gen = prompt | llm | StrOutputParser()#--------------------------QnA using Back Prompt Technique-----------------from langchain import hubdef format_docs(docs):    doc_strings = [doc.page_content for doc in docs]    return "\n\n".join(doc_strings)response_prompt = hub.pull("langchain-ai/stepback-answer")chain = (    {        # Retrieve context using the normal question        "normal_context": RunnableLambda(lambda x: x["question"]) | retriever | format_docs,        # Retrieve context using the step-back question        "step_back_context": question_gen | retriever | format_docs,        # Pass on the question        "question": lambda x: x["question"],    }    | response_prompt    | llm    | StrOutputParser())result = chain.invoke({"question": "What Task Decomposition that work in 2022?"})

       上面的代码是使用后退提示技术运行QnA的langchain脚本。需要注意的是:使用OPENAI_API_KEY并准备自己的向量数据库

# Load blog post # You can use different loader to load different type fileloader = WebBaseLoader("https://lilianweng.github.io/posts/2023-06-23-agent/")data = loader.load()# Splittext_splitter = RecursiveCharacterTextSplitter(chunk_size=100, chunk_overlap=0)splits = text_splitter.split_documents(data)

我们尝试如下问题:

Original Query: What Task Decomposition that work in 2022?

后退查询结果如下:

Step Back Query: What are some examples of task decomposition in the current year?

       这两个查询将用于提取相关文档,我们将这些文档组合在一起作为上下文,并在下面的这一部分中提供给您的LLM。

{    # Retrieve context using the normal question    "normal_context": RunnableLambda(lambda x: x["question"]) | retriever | format_docs,    # Retrieve context using the step-back question    "step_back_context": question_gen | retriever | format_docs,    # Pass on the question    "question": lambda x: x["question"],}

二、Multi Query(多查询)[2]

       多查询是一种使用LLM从第一个查询生成更多查询的技术。这种技术试图回答一些用户提示没有那么具体的情况,这些生成的查询将用于在矢量数据库中查找文档。目标是细化查询,使其与主题更加相关,从而从数据库中检索更多相关的文档。

       细节可以参考:LLM之RAG实战(三十四)| 使用LangChain的三个函数来优化RAG

三、Cross Encoding Re-Ranking(交叉编码器重排序)

       交叉编码是多查询和交叉编码器重新排序的结合,因为用户能够使用LLM生成更多的问题,每个生成的查询都能够从矢量数据库中提取出几个文档。这些提取的文档必须通过交叉编码器,以获得与初始查询的相似性分数。现在我们可以对相关文档进行重新排序,并选择前5名作为LLM摘要的上下文。

       为什么我们需要选择前5个文档?在这种情况下,我们试图避免从矢量数据库中检索到不相关的文档,这种选择确保了交叉编码器专注于最相似和最有意义的文档,从而生成更准确、更简洁的摘要。

#------------------------Prepare Vector Database--------------------------# Build a sample vectorDBfrom langchain.text_splitter import RecursiveCharacterTextSplitterfrom langchain_community.document_loaders import WebBaseLoaderfrom langchain_community.vectorstores import Chromafrom langchain.embeddings import OpenAIEmbeddingsfrom langchain.chat_models import ChatOpenAIimport osos.environ["OPENAI_API_KEY"] = "Your API KEY"# Load blog postloader = WebBaseLoader("https://lilianweng.github.io/posts/2023-06-23-agent/")data = loader.load()llm = ChatOpenAI()# Splittext_splitter = RecursiveCharacterTextSplitter(chunk_size=100, chunk_overlap=0)splits = text_splitter.split_documents(data)# VectorDBembedding = OpenAIEmbeddings()vectordb = Chroma.from_documents(documents=splits, embedding=embedding)#--------------------Generate More Question----------------------------------#This function use to generate queries using LLMdef create_original_query(original_query):    query = original_query["question"]    qa_system_prompt = """            You are an AI language model assistant. Your task is to generate five         different versions of the given user question to retrieve relevant documents from a vector         database. By generating multiple perspectives on the user question, your goal is to help        the user overcome some of the limitations of the distance-based similarity search.         Provide these alternative questions separated by newlines."""        qa_prompt = ChatPromptTemplate.from_messages(        [            ("system", qa_system_prompt),            ("human", "{question}"),        ]    )        rag_chain = (        qa_prompt        | llm        | StrOutputParser()    )        question_string = rag_chain.invoke(        {"question": query}    )        lines_list = question_string.splitlines()    queries = []    queries = [query] + lines_list        return queries#-------------------Retrieve Document and Cross Encoding--------------------from sentence_transformers import CrossEncoderfrom langchain_core.prompts import ChatPromptTemplatefrom langchain_core.runnables import RunnableLambda, RunnablePassthroughfrom langchain_core.output_parsers import StrOutputParserimport numpy as npcross_encoder = CrossEncoder('cross-encoder/ms-marco-MiniLM-L-6-v2')#Cross Encoding happens in heredef create_documents(queries):    retrieved_documents = []    for i in queries:        results = vectordb.as_retriever().get_relevant_documents(i)        docString = [doc.page_content for doc in results]        retrieved_documents.extend(docString)            unique_a = []    #If there is duplication documents for each query, make it unique    for item in retrieved_documents:        if item not in unique_a:            unique_a.append(item)        unique_documents = list(unique_a)        pairs = []    for doc in unique_documents:        pairs.append([queries[0], doc])        #Cross Encoder Scoring    scores = cross_encoder.predict(pairs)        final_queries = []    for x in range(len(scores)):        final_queries.append({"score":scores[x],"document":unique_documents[x]})        #Rerank the documents, return top 5    sorted_list = sorted(final_queries, key=lambda x: x["score"], reverse=True)    first_five_elements = sorted_list[:6]    return first_five_elements#-----------------QnA Document-----------------------------------------------qa_system_prompt = """        Assistant is a large language model trained by OpenAI. \        Use the following pieces of retrieved context to answer the question. \        If you don't know the answer, just say that you don't know. \        {context}"""qa_prompt = ChatPromptTemplate.from_messages(    [        ("system", qa_system_prompt),        ("human", "{question}"),    ])def format(docs):    doc_strings = [doc["document"] for doc in docs]    return "\n\n".join(doc_strings)chain = (    # Prepare the context using below pipeline    # Generate Queries -> Cross Encoding -> Rerank ->return context    {"context": RunnableLambda(create_original_query)| RunnableLambda(create_documents) | RunnableLambda(format), "question": RunnablePassthrough()}    | qa_prompt    | llm    | StrOutputParser())result = chain.invoke({"question":"What Task Decomposition that work in 2022?"})

       参考从上面的langchain脚本,创建2个自定义函数用于生成查询和交叉编码。

create_original_query是生成查询,基本上会返回5个生成的问题加上原始查询。

create_documents将用于检索基于6个问题的24个相关文档。这24份相关文件将被复制,因此我们需要保留唯一的文件并删除重复的文件。

scores = cross_encoder.predict(pairs)

       上述代码可以计算出文档和原始查询之间的交叉编码分数。最后,代码将尝试根据交叉编码得分对文档进行重新排序,并只保留前5个文档。

四、结论

       这3种方法真的很有帮助,特别是如果你得到的反馈是RAG没有返回正确和详细的答案,你可以使用上面的查询扩展方法来解决这些问题。

参考文献:

[1] https://arxiv.org/pdf/2310.06117.pdf

[2] https://python.langchain.com/docs/modules/data_connection/retrievers/MultiQueryRetriever


http://www.niftyadmin.cn/n/5456951.html

相关文章

【qt】打开图像、保存图像

cqt 打开图像 void Widget::on_pushButton_clicked() {QString m_imgPath QFileDialog::getOpenFileName(this, tr("Open Image"), QCoreApplication::applicationDirPath(), tr("*.png *.jpg")); //打开图片文件,选择图片QImage oriImage;…

鸿鹄工程项目管理系统源码:Spring Boot带来的快速开发与部署体验

工程项目管理涉及众多环节和角色,如何实现高效协同和信息共享是关键。本文将介绍一个采用先进技术框架的Java版工程项目管理系统,该系统支持前后端分离,功能全面,可满足不同角色的需求。从项目进度图表到施工地图,再到…

独立服务器和云计算各有什么优势

独立服务器和云计算各有什么优势 一、性能 独立服务器:独立服务器提供了独享的硬件资源,通常具有更高的性能和更稳定的性能表现。对于对性能有较高需求的任务,如大数据处理、游戏服务器等,独立服务器是更好的选择。 云计算&…

非wpf应用程序项目【类库、用户控件库】中使用HandyControl

文章速览 前言参考文章实现方法1、添加HandyControl包;2、添加资源字典3、修改资源字典内容 坚持记录实属不易,希望友善多金的码友能够随手点一个赞。 共同创建氛围更加良好的开发者社区! 谢谢~ 前言 wpf应用程序中,在入口项目中…

显示器分辨率

不同分辨率到底有啥区别?实拍看真实对比效果?分别测试1080P,2K.4K.5K显示器的画质对比_哔哩哔哩_bilibili 分辨率:屏幕上像素点的数量 1080P显示器:横向1920个像素点,纵向1080个像素点。 4K显示器:横向3…

通知中心架构:打造高效沟通平台,提升信息传递效率

随着信息技术的快速发展,通知中心架构作为一种关键的沟通工具,正逐渐成为各类应用和系统中必不可少的组成部分。本文将深入探讨通知中心架构的意义、设计原则以及在实际场景中的应用。 ### 什么是通知中心架构? 通知中心架构是指通过集中管…

如何构建一台机器学习服务器

系统信息 系统安装 系统安装这里就不再赘述,推荐使用ventory作为PE盘,来安装系统,这样方便快捷,可同时包含多个镜像,无需重复制作,需要注意的是在安装系统的时候需要手动进行分区,我们可以看一下…

except KeyboardInterrupt, e:

CentOs的yum报错: except KeyboardInterrupt, e: 问题出现原因: yum包管理是使用python2.x写的,将python2.x升级到python3.x以后,由于python版本语法兼容性导致问题出现 解决办法: 1、修改yum配置文件,将py…