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多模态RAG架构解析:当文本检索遇上图像/音频编码

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聚客AI
修改2025-07-07 20:30:27
修改2025-07-07 20:30:27
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一、RAG框架演进与核心技术

1.1 Naive RAG:基础实现与缺陷

基础工作流程

Naive RAG作为检索增强生成的基线实现,包含三阶段流程:

  • 检索阶段:使用嵌入模型(如BERT、text-embedding-ada-002)将用户查询向量化,通过余弦相似度在向量数据库中匹配最相关的文本块
  • 增强阶段:将检索结果与原始查询拼接为增强Prompt,例如:
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prompt = f"基于以下上下文:\n{context}\n\n请回答:{query}"
  • 生成阶段:将增强后的Prompt输入LLM(如GPT-4、Llama2)生成最终回答

典型缺陷

  • 检索精度不足:当查询表述与知识库措辞差异大时,语义相似度匹配失效
  • 上下文碎片化:直接拼接多个文本块易导致信息冗余或冲突
  • 多跳推理弱:无法处理需要串联多个知识片段的问题(如“特斯拉CEO的出生地”)
  • 幻觉风险:当检索结果不相关时,LLM基于错误上下文生成答案

1.2 Advanced RAG:优化检索流程

核心创新点:在检索前后引入优化模块

Pre-Retrieval优化

查询重写:使用LLM改写查询提升检索精度

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def rewrite_query(query):
    prompt = f"将用户查询改写为3个不同表述:{query}"
    return call_llm(prompt).split("\n")

子查询分解:对复杂查询进行分步处理

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# 多跳查询处理示例
sub_queries = [
    "马斯克担任CEO的公司", 
    "这些公司的总部所在地"
]

上下文感知检索:结合对话历史扩展查询

Post-Retrieval优化

重排序(Rerank):使用交叉编码器对初筛结果精细排序

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from sentence_transformers import CrossEncoder
reranker = CrossEncoder("cross-encoder/ms-marco-MiniLM-L-6-v2")
scores = reranker.predict([(query, doc) for doc in candidates])
  • 信息压缩:删除冗余文本,保留关键信息
  • 元数据过滤:基于作者、日期等字段筛选文档

1.3 Modular RAG:模块化扩展

架构革新:将RAG拆解为可插拔组件

创新模块示例

新兴范式

  • 递归检索(Recursive Retrieval):逐层深入文档结构(标题→段落→句子)
  • 自适应检索(Adaptive RAG):根据问题复杂度动态调整检索策略
  • 智能体驱动(Agentic RAG)
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agent = RAGAgent(
    tools=[WebSearch(), Calculator(), DB_Query()]
)
agent.run("特斯拉2025年Q1营收是多少?同比增长百分比?")

二、RAG性能优化实战

2.1 索引优化:提升知识库质量

文本分块(Chunking)进阶技巧

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from langchain.text_splitter import RecursiveCharacterTextSplitter

# 自适应分块策略
text_splitter = RecursiveCharacterTextSplitter(
    chunk_size=512,
    chunk_overlap=128,
    length_function=len,
    separators=["\n\n", "。", "!", "?", ";"]
)

# 添加元数据增强
chunks = text_splitter.create_documents(
    [text],
    metadatas=[{"source": "annual_report_2024.pdf", "page": 17}]
)

结构化语料处理

  • 表格数据:将HTML表格转换为Markdown格式保留结构
  • 代码片段:使用特殊标记隔离(如<code>...)
  • 数学公式:LaTeX语法原样存储

2.2 检索源优化:多模态与实时更新

混合检索架构

关键优化方向

  • 多源优先级:设置来源可信度权重(如权威网站>普通文档)
  • 时效性过滤:自动排除过期信息(WHERE publish_date > '2024-01-01')
  • 多模态支持
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# 图像向量化检索
from torchvision.models import resnet50
img_encoder = resnet50(pretrained=True)
img_vector = img_encoder(preprocess(image)):cite[3]

三、RAG系统科学评估

3.1 评估矩阵设计

3.2 基准测试工具

RAGAS评估示例

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from ragas import evaluate
from datasets import Dataset

dataset = Dataset.from_dict({
    "question": ["特斯拉的CEO是谁?"],
    "answer": ["埃隆·马斯克"],
    "contexts": [["埃隆·马斯克是特斯拉的CEO。"]] 
})

metrics = ["faithfulness", "answer_relevancy"]
results = evaluate(dataset, metrics=metrics)
print(results)

持续评估策略

  1. 人工审核池:随机抽样100个问题进行专家评分
  2. A/B测试:新旧版本在线上流量分桶对比
  3. 端到端监控:记录平均响应延迟、错误率等业务指标

四、工程化扩展与实践

4.1 多模态RAG架构

4.2 向量数据库选型对比

Milvus实战示例

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# 通过Docker安装
wget https://github.com/milvus-io/milvus/releases/download/v2.3.10/milvus-standalone-docker-compose.yml
docker-compose up -d:cite[3]
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# 连接与操作
from pymilvus import MilvusClient
client = MilvusClient(uri="http://localhost:19530")

# 创建集合
schema = MilvusClient.create_schema(
    auto_id=True,
    enable_dynamic_field=True
)
schema.add_field("id", DataType.INT64, is_primary=True)
schema.add_field("vector", DataType.FLOAT_VECTOR, dim=768)
client.create_collection("docs", schema)

# 插入向量
data = [
    {"id": 1, "vector": [0.1, 0.2, ...], "text": "RAG详解...", "source": "web"},
    {"id": 2, "vector": [0.2, 0.3, ...], "text": "LLM优化...", "source": "pdf"}
]
client.insert("docs", data)

4.3 主流RAG框架对比

LangChain核心范式

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from langchain_community.vectorstores import FAISS
from langchain_core.output_parsers import StrOutputParser
from langchain_core.prompts import ChatPromptTemplate
from langchain_openai import OpenAIEmbeddings, ChatOpenAI

# 构建链
retriever = FAISS.load_local("vector_db").as_retriever()
prompt = ChatPromptTemplate.from_template("基于{context}回答:{question}")
model = ChatOpenAI(model="gpt-4-turbo")

rag_chain = (
    {"context": retriever, "question": RunnablePassthrough()} 
    | prompt 
    | model 
    | StrOutputParser()
)

# 执行查询
rag_chain.invoke("RAG的核心组件有哪些?")

相关学习资源推荐

检索增强生成(RAG)详细技术飞书文档

作者结语:工业级RAG系统需持续监控三大黄金指标:检索精度(Recall@5>0.85)、响应延迟(<2s)、幻觉率(<3%)。如果本次分享对你有所帮助,记得告诉身边有需要的朋友,"我们正在经历的不仅是技术迭代,而是认知革命。当人类智慧与机器智能形成共生关系,文明的火种将在新的维度延续。"在这场波澜壮阔的文明跃迁中,主动拥抱AI时代,就是掌握打开新纪元之门的密钥,让每个人都能在智能化的星辰大海中,找到属于自己的航向。

原创声明:本文系作者授权腾讯云开发者社区发表,未经许可,不得转载。

如有侵权,请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除。

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  • 一、RAG框架演进与核心技术
    • 1.1 Naive RAG:基础实现与缺陷
    • 1.2 Advanced RAG:优化检索流程
    • 1.3 Modular RAG:模块化扩展
  • 二、RAG性能优化实战
    • 2.1 索引优化:提升知识库质量
    • 2.2 检索源优化:多模态与实时更新
  • 三、RAG系统科学评估
    • 3.1 评估矩阵设计
    • 3.2 基准测试工具
  • 四、工程化扩展与实践
    • 4.1 多模态RAG架构
    • 4.2 向量数据库选型对比
    • 4.3 主流RAG框架对比
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