“消灭”LLM幻觉的利器 - RAG介绍

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1 LLM的问题

1.1 幻觉

LLM是预训练模型，已有一些知识储备，我们提的问题跟他的知识储备不相符时，就会产生幻觉，也就是看上去正确的回答。

1.2 新鲜度

LLM预训练后，不能感知到实时更新的业界发展数据，还有企业内部私域数据。

1.3 数据安全

LLM训练依赖很多训练数据集，为保证LLM效果更好，训练集质量及数据量越多，对LLM训练最终效果更好，但又期望LLM帮解决一些垂类问题，又希望在数据安全有些防范，如企业内部敏感数据不能暴露，让公有LLM去进行训练。

2 RAG是啥？

为解决LLM刚提到问题，提出RAG，将企业内部私域数据及实时更新的一些公域数据，通过一些处理后，变成可进行相似性搜索的向量数据，然后存储到向量数据库。

和LLM交互时，用户提问。先在我们的相同数据库中进行相似性检索，检索与提问相关的知识内容，检索后交给LLM，连同用户的提问一起让 LLM 去生成回复。

RAG帮助我们个人及用户去把企业内部的一些知识数据，很快构建出一个庞大知识库，然后结合目前已有LLM能力，可快速制作智能问答机器人应用。

小结

为LLM提供来自外部知识源的额外信息的概念。这允许它们生成更准确和有上下文的答案，同时减少幻觉

检索：外部相似搜索
增强：提示词更新
生成：更详细的提示词输入LLM

3 RAG应用咋构建？

3.1 无RAG的传统AI问答

就像这样：

public class TraditionalAI {
    private StaticKnowledge knowledgeBase; // 训练时固化的知识
    
    public String answer(String question) {
        // 只能基于内置知识回答
        return knowledgeBase.search(question);
    }
}

就像一个只依赖内存的Java应用：

AI模型就像一个巨大的静态数据结构，所有知识都"硬编码"在模型参数中
当用户问问题时，AI只能基于训练时学到的知识回答
图中显示：对于OpenAI CEO的问题，没有RAG的系统回答"我无法提供评论...目前我没有关于CEO解雇和重新雇佣的信息"

// 类比：没有RAG就像这样
public class TraditionalAI {
    private StaticKnowledge knowledgeBase; // 训练时固化的知识
    
    public String answer(String question) {
        // 只能基于内置知识回答
        return knowledgeBase.search(question);
    }
}

3.2 有RAG的知识库问答系统

RAG步骤：

知识切片成Chunk
向量化Chunk入库

前两步都是去知识库生成。
Query检索知识Chunk
构建Prompts
调用LLM生成回答

后三步都是知识库生成后，在检索方面需要做的。

就像一个连接了实时数据库的Java应用：

① 索引阶段（Indexing）

// 类比：文档预处理和索引
public class DocumentIndexer {
    public void indexDocuments(List<Document> docs) {
        for (Document doc : docs) {
            // 1. 切分文档为chunks
            List<String> chunks = splitIntoChunks(doc);
            
            // 2. 生成向量embeddings
            for (String chunk : chunks) {
                Vector embedding = embeddingModel.encode(chunk);
                vectorDB.store(chunk, embedding);
            }
        }
    }
}

② 检索阶段（Retrieval）

public class RAGSystem {
    private VectorDatabase vectorDB;
    private LLM llm;
    
    public String answer(String question) {
        // 1. 将问题转换为向量
        Vector questionVector = embeddingModel.encode(question);
        
        // 2. 从向量数据库检索相关文档
        List<String> relevantChunks = vectorDB.similaritySearch(
            questionVector, topK = 3
        );
        
        // 3. 结合检索到的信息和问题生成答案
        String context = String.join("\n", relevantChunks);
        String prompt = buildPrompt(question, context);
        
        return llm.generate(prompt);
    }
}

3.3 关键技术差异

向量化检索

// RAG的核心：语义相似性搜索
public List<String> findRelevantInfo(String query) {
    Vector queryVector = embeddingModel.encode(query);
    
    // 不是关键词匹配，而是语义相似度
    return vectorDB.cosineSearch(queryVector, threshold = 0.8);
}

动态上下文注入

public String generateAnswer(String question, List<String> context) {
    String prompt = String.format(
        "基于以下信息回答问题：\n%s\n\n问题：%s", 
        String.join("\n", context), 
        question
    );
    return llm.complete(prompt);
}

3.4 效果对比

没有RAG：

❌ 无法回答训练数据之后的新信息
❌ 知识更新需要重新训练模型
❌ 无法处理私有/企业内部数据

有RAG：

✅ 能够回答基于最新文档的问题
✅ 图中显示：系统检索到相关的OpenAI新闻chunks，生成了详细分析
✅ 可以随时更新知识库而不需要重训模型
✅ 支持企业私有数据查询

简单类比：

没有RAG = 一个只能背书本的学生
有RAG = 一个可以随时查阅图书馆和互联网的学生

这就是为什么RAG成为企业AI应用的主流架构 - 它让AI能够访问和利用实时、私有的数据源。

使用RAG链路后，用户先去构建好的知识库，即向量数据库里进行相似性检索，再带出一部分知识文档。这部分知识文档会跟用户的query结合
再通过prompt技术组装成一个最终完成的一个输入给到LLM，让LLM回复

最关键就是知识库生成这步，主要涉及把知识文档去做内容提取及拆分。还要进行量化，入库。

4 基于Langchain构建 RAG 应用

4.1 Langchain中RAG实现

各种文档 - 各种 loader - 文本切片 - 嵌入向量化 - 向量存储 - 各种检索链。

4.2 设计思想

RAG五步拆成不同组件，再由不同节点处理。让用户去编写业务逻辑代码，再把这整个过程串起。

4.3 优势

可快速构建一个demo，助开发者理解RAG应用
庞大社区支持，如一些插件或它的一个版本更新迭代都很快

4.4 痛点

本质上通用性很强。为保证强通用性，效果层面不一定做到最好，需企业或个人投入较大精力，把整体的RAG在召回层的效果提升到最佳。

5 bad case

构建整个RAG应用过程中会遇到的问题解决方案。

5.1 拒答

用户提问：请问A产品分析报告多久分析一次？

召回的相关知识：A产品的分析报告信息近30天的数据分析结果。

因为用户的问题，在相关知识没明确提到，只是有一定相似度，但跟我们用户问题不直接相关。这样的相关知识及用户问题，组装后交给LLM回答，本质上是人为制造干扰。

对此，有个工程化实践叫拒答。

5.2 消歧

提问：A课程适合多大年龄小孩。

知识库召回两条数据：

其中一条是期望的一个知识，就在A课程文档，有一段话跟提问相关
但还会召回其他的一个干扰知识。如其他文档里一些内容，像该课程适合3到7岁的小孩，适合6到8岁的女孩。这种知识内容也会被召回

期望的召回内容携带一部分干扰信息，这干扰信息没有A课程这关键字，然后也不会召回。在这两个知识内容交给大源模型处理，他也无法理解哪个字内容正确。

更希望在召回层，就有较好手段处理。工程化实践里，会对用户提问进行改写，增强query的一个效果。

也用到类似BM25这种倒排索引，提升关键字的权重。如干扰知识里没生成这个关键字，其相似度分数较低，就不会召回。

5.3 分类

可能有用户的提问类似：服务器连接不上，应当如何解决？

现在给知识库里面注入的文档，都是类似连接服务器应该有哪些步骤。

将这些知识内容召回，交给LLM也能引导用户。但不能直切要害，用户更希望，我现在连接不上，有啥排查手段。更好的还是通过提供一些专门QA文档，增强整个知识召回内容准确性。

用户可能问一些跟他实例相关的问题。如CPU占用变高或内存变高，实际响应可能是技术支持文档里的一些处理方案，就是我现在内存变更咋处理。但用户想知道为啥变高。有一个意图识别模型，判断用户他想要的问题具体是一个什么类的，需不需要用到RAG，也会判断他是否需要用到诊断引擎。类似问题2，需要用到诊断引擎，那我们会调用其他RAG无关的诊断相关技术为用户排查问题，并且给用户反馈一个结果。

6 咋提升RAG应用效果？

\[整体效果 = 文档处理效果 * Embedding效果 * Retrieval效果 * LLM效果 \]

demo易，但上手难，主要因为LangChain、LLamIndex框架盛行。很快接入就是初级的一个状态，可能只做到35%。

想提高整体准确率，在拆分那儿会拆更合理、提取内容时，把整个内容提取更好。做向量化时，去选择我们的向量，更好的一个embedding模型。

最终跟LLM交流时，选择效果更好的LLM，把这效果提升到更高。

但60%的准确率还是达不到生产期望。希望准确率90%，在RAG应用构建各阶段，都有很多工程化手段。

目前RAG整体应用在界内的比较关注的一个地方就是在召回。因为涉及知识文档，思考方向：

优先保证召回率
优先保证精度

RAG召回是希望获得更多和用户提问相关的知识内容，还是只需更关键的知识内容排在最顶。某云厂商相关数据库AI套件选择前路，期望召回更多跟用户相关的提问的内容。

精度尽量保证召回内容在top3、top5位置出现，因为召回的一些内容确实有一部分干扰信息。但目前LLM能力尚可，对这种干扰性信息的排除能力较好。

posted @ 2024-06-24 09:15 公众号-JavaEdge 阅读(235) 评论(0) 收藏举报

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