CAG 与 RAG：哪种方法能带来性能更好的人工智能

推荐语

深入探究CAG与RAG在人工智能性能优化中的关键差异。

核心内容：
1. CAG与RAG的定义及其工作原理
2. CAG在知识密集型领域的优势分析
3. RAG在动态信息获取中的关键作用

杨芳贤

53A创始人/腾讯云(TVP)最具价值专家

在我们上一篇文章中，我们探讨了缓存增强生成（Cache-Augmented Generation, CAG），解释了它是什么、如何工作，以及它为何正在重新定义大语言模型（LLMs）的效率。但 CAG 并非唯一选择，它的 “对手”—— 检索增强生成（Retrieval-Augmented Generation, RAG），在 CAG 可能不足的领域大放异彩。这两种方法各自代表了优化人工智能性能的不同策略，每种都有独特优势，能够影响系统的设计和部署方式。

哪种方法最适合你？这取决于你的目标。CAG 就像是一个精心准备的工具箱，把你需要的所有东西都存放在一处，方便即时取用。而 RAG 则像是现场问题解决者，在你需要的时候精准获取所需信息。每种方法都有其价值，了解何时使用其中一种，甚至是两种一起使用，可能是在人工智能工作流程中提升效率和适应性的关键。

让我们深入比较一下，看看如何充分利用这些变革性技术。

什么是 CAG？

CAG 是自然语言处理中的一种先进方法，可提高大语言模型（LLMs）的效率。它的工作原理是将所有相关信息直接预加载到模型的上下文环境中，在推理过程（即模型根据输入数据生成响应的阶段）中无需进行实时检索。

这种方法充分利用了现代大语言模型中扩展的上下文窗口，使它们能够一次性处理大型数据集。其结果是响应时间更快、可靠性更高，并且系统设计更简单，这使得 CAG 成为稳定的、知识密集型领域的有力选择。在这里，CAG 是更好的选择，因为它消除了检索开销，对于稳定的、知识密集型领域来说更快且更高效。不过，如果数据集需要频繁更新，RAG 因其能够获取实时信息，确实会更受青睐。如需全面了解 CAG，我们邀请读者查看之前关于该主题的文章。

什么是 RAG？

RAG 通过在推理过程中按需获取外部信息，引入了灵活性。它不依赖预加载的数据，而是从数据库或在线存储库等外部来源动态检索信息，确保模型始终拥有最新且相关的信息。

RAG 的工作过程如下：当接收到查询时，系统从外部来源检索相关数据，将其与用户输入相结合，形成增强提示。然后，模型使用这个丰富的输入来生成响应，将其预先存在的知识与新检索到的信息融合在一起。可以把 RAG 想象成有一个熟练的研究人员，总是会查阅最新细节以确保准确性。

CAG 与 RAG：关键差异

CAG 是围绕在使用前将数据直接预加载到模型上下文这一理念构建的。这意味着模型已经可以访问所有必要信息，在响应过程中无需获取信息。因此，CAG 的响应时间更快，因为在检索数据时不存在延迟（即高延迟）。

其系统设计也更简单，因为无需集成检索组件，这降低了技术复杂性和潜在的故障点。然而，CAG 最适用于静态或很少变化的数据集，如公司常见问题解答、法律文件或历史档案，这些领域的信息不需要频繁更新。

相比之下，RAG 在推理过程中积极寻找新信息，即时调整响应。当提交查询时，RAG 从数据库、知识库或互联网等外部来源获取相关信息。这确保了响应始终基于最新且上下文相关的信息。虽然这使得 RAG 具有很强的适应性，在新闻更新、实时分析或产品库存等领域表现出色，但它会引入额外的检索延迟，增加响应时间。RAG 还需要更复杂的系统架构，因为它需要整合和管理外部检索机制。

关键区别在于它们的权衡。当速度、可靠性和简单性是优先考虑因素时，尤其是在静态领域，CAG 表现出色。另一方面，对于需要新鲜和动态数据的任务，即使要以增加延迟和复杂性为代价，RAG 也是更好的选择。了解每种方法的优势和局限性有助于为特定应用选择合适的方法。

不同视角

CAG 与 RAG 之间的争论在各个领域都受到了关注，每个领域都从独特的视角评估这些方法。

1. 学术视角

最近的研究强调，CAG 是 RAG 的一种简化替代方案，特别是在处理有限且易于管理的知识库时。通过将相关信息预加载到语言模型的扩展上下文中，CAG 消除了与实时检索相关的延迟，并降低了系统复杂性。一项研究表明，在知识领域受限的场景中，CAG 不仅性能与 RAG 相当，而且往往超越 RAG，为特定应用提供了更高效的解决方案。

2. 行业应用

从行业角度来看，选择 CAG 还是 RAG 取决于数据的性质和运营要求。例如，在信息静态且更新不频繁的环境中，如技术手册或内部报告，CAG 预加载数据的方法可确保快速可靠的响应。相反，像新闻机构或金融服务等依赖动态且不断变化信息的行业，可能会发现 RAG 的实时检索功能对于保持准确性和相关性至关重要。

3. 技术社区观点

在技术社区中，讨论的重点是系统复杂性和性能之间的权衡。RAG 的设计在推理过程中融入了实时检索，这增强了灵活性，但也增加了复杂性和潜在的故障点。相比之下，CAG 省去了这个检索步骤，简化了流程，实现更快的响应时间和更低的维护需求。然而，这种简单性也有局限性（上下文窗口限制、静态知识库、内存和计算开销），特别是在能够有效预加载到模型上下文中的知识库大小方面。

4. 未来展望

展望未来，具有扩展上下文窗口的语言模型的发展，可能会进一步影响 CAG 相对于 RAG 的采用情况。随着模型能够处理更大的上下文，预加载大量知识库的可行性增加，这可能会减少对实时检索系统的依赖。如果知识领域保持相对稳定，这种转变可能会带来更高效、响应更迅速的人工智能应用。

与此同时，融合了 CAG 和 RAG 元素的混合模型正成为一种有前景的解决方案。通过预加载常用知识，并在必要时选择性地检索外部数据，这些模型在效率和适应性之间取得了平衡。这种方法对于前沿人工智能应用特别有价值，在这些应用中，保持速度和实时感知能力对性能至关重要。

CAG 与幻觉的关系

当缓存数据过时或令牌限制截断关键细节时，可能会出现幻觉，促使模型生成推测性响应。虽然 CAG 在稳定领域降低了错误输出的风险，但其固定性可能会延续过时的错误信息。解决这些人工智能幻觉风险需要频繁更新缓存、进行可信度过滤和优化数据压缩，以防止可能引发虚假内容的信息缺口。

RAG 处理幻觉的不同方式

与 CAG 不同，RAG 在推理过程中动态检索外部信息，降低了过时知识影响响应的风险。然而，这种灵活性带来了一个不同的挑战：如果没有适当的可信度过滤，RAG 可能会放大错误信息，而不是减轻它。确保强大的检索机制和验证流程对于保持响应准确性至关重要。

RAG 的灵活性与 CAG 的固定性

RAG 通过实时信息检索不断调整响应，在动态环境中蓬勃发展。这种灵活性使人工智能模型能够融入各个领域的最新发展，而无需手动更新。无论是跟踪市场波动、法律修订还是不断变化的用户偏好，RAG 都能确保模型保持相关性。然而，这种适应性也带来了不确定性（外部数据源可能不一致，需要复杂的可信度过滤器来防止错误信息）。

相比之下，CAG 优先考虑可控的精确性，基于预加载的经过验证的知识提供确定性输出。这种固定性消除了实时检索的不可预测性，确保了一致且快速的响应。但这也意味着 CAG 模型的准确性取决于其最后一次更新。如果缓存数据过时或缺少关键上下文，模型没有自我纠正机制，增加了自信地输出错误信息的风险。

权衡很明显：RAG 更具适应性，但需要持续验证；CAG 更稳定，但需要精心维护以保持准确性。理想的方法取决于优先考虑的是知识更新的灵活性还是可控输出的可靠性。

何时选择 CAG 而非 RAG

在 RAG 和 CAG 之间进行选择，关键在于了解企业处理的数据类型以及所需的结果。关键问题是要确定系统依赖的是频繁变化的数据，还是长期保持一致的数据。

如果应用程序需要最新信息，如实时市场更新、突发新闻或快速变化的法规，RAG 更合适。它在每次查询时获取新鲜相关的数据，确保人工智能始终使用最新信息。这使得 RAG 成为那些适应性和及时了解信息对成功至关重要的行业的理想选择。

另一方面，如果数据相对稳定，如公司政策、标准化程序或产品常见问题解答，CAG 是更明智的选择。通过将这些信息预加载到模型中，CAG 简化了系统架构，使其更易于管理和维护。

RAG 适用于信息需要尽可能新鲜的环境，而 CAG 在可靠性、简单性和速度最为重要的场景中表现出色。最终的决策取决于具体目标。你是在优化实时适应性，还是简化效率？一旦明确企业需求，正确的方法自然就会确定。

对比用例

静态知识领域

用例：一家公司维护着一个内部存储库，包含标准操作程序、员工手册和合规指南。这些信息相对稳定，不需要频繁更新。
最佳方法：CAG
理由：通过预先加载关键知识，CAG 就像一位训练有素的专家，能够立即给出可靠的答案，无需停下来查找信息。这种精简的架构减少了延迟和复杂性，使其成为信息稳定且明确的领域的自然选择。

动态信息需求

用例：一个新闻聚合平台向用户提供最新的文章和报道，需要获取各个主题的最新信息。
最佳方法：RAG
理由：RAG 在推理过程中动态检索信息的能力，确保模型能够访问到最新的数据。这对于信息频繁变化、及时更新对决策至关重要的应用程序来说至关重要。

广泛的知识库

用例：一家法律咨询服务机构利用庞大的法律文件、案例研究和法规数据库，为客户提供准确信息。
最佳方法：RAG
理由：鉴于法律文献内容广泛且不断增长，将所有相关信息预加载到模型上下文中并不现实。RAG 允许系统根据需要获取相关文件，在处理大型数据集时提供了灵活性和可扩展性。

数据量可控且有高性能要求

用例：一个客户支持聊天机器人旨在根据一组明确的常见问题解答和产品手册处理咨询，这些内容会定期更新。
最佳方法：CAG
理由：由于知识库规模可控且不需要实时更新，CAG 可以预加载这些信息，使聊天机器人能够快速、一致地做出响应。这降低了系统复杂性，通过缩短响应时间提升了用户体验。

混合方法

结合 CAG 和 RAG 的元素，有可能充分利用两种方法的优势。例如，一个混合模型可以为经常访问的稳定信息使用预加载缓存（CAG），同时在需要时保留检索实时数据的能力（RAG）。这种方法可以平衡 CAG 的低延迟和可靠性，以及 RAG 的灵活性和最新准确性。然而，实施这样一个混合系统，需要仔细考虑系统复杂性、维护成本，以及应用领域的特定要求等因素。

混合模型的优点

• 性能提升
  通过预加载静态信息，系统减少了常见查询的延迟，提高了响应时间。
• 及时响应
  实时检索功能的集成，确保系统能够有效处理涉及动态信息的查询。

混合模型的潜在缺点

• 维护需求增加
  管理存储的数据和检索的数据，意味着需要定期更新以保持系统的准确性。
• 可能存在冗余
  一些信息可能已被预加载，但仍被动态检索，导致效率低下。
• 优化挑战
  决定何时使用缓存数据，何时使用实时检索可能很棘手，并且会影响性能。
  
  

混合用例

医疗保健助手

用例：一个虚拟医疗保健助手提供一般医疗建议，并检索个性化的患者数据。
CAG：预加载医疗指南、症状检查器和常见问题解答。
RAG：检索特定患者数据，如病史、预约详情和实验室结果。
理由：CAG 组件使助手能够快速处理常见医疗问题，而无需依赖外部数据库。RAG 组件确保系统能够提供个性化、特定情境的建议，并监测实验室结果或预约可用性等实时更新。

财务规划助手

用例：一个财务规划聊天机器人帮助用户进行预算规划、投资策略制定和税务咨询。
CAG：包含静态信息，如财务法规、税率等级和一般投资策略。
RAG：检索实时市场数据、利率或财务法规的更新。
理由：CAG 确保对静态查询的快速准确回答，而 RAG 使建议与实时市场条件保持一致，使系统在动态的金融环境中既高效又具有适应性。

电子学习平台

用例：一个智能导师通过回答与课程材料相关的问题，并提供实际应用案例来帮助学生。
CAG：存储预加载的课程内容、课程总结和练习题。
RAG：从外部来源获取示例或案例研究、近期学术论文，或与该学科相关的时事信息。
理由：将 CAG 用于核心教育内容的稳定传递，与 RAG 用于通过当前和实际示例丰富学习内容相结合，创造了一个动态且引人入胜的学习体验。

旅行规划助手

用例：一个旅行助手帮助用户进行旅行规划，包括行程建议和实时旅行更新。
CAG：预加载静态旅行指南、热门景点和一般签证规定。
RAG：检索实时航班状态、天气更新或住宿的动态价格。
理由：混合模型确保对常见旅行问题的快速响应，同时提供最新的个性化信息，以适应用户的实时需求，如航班延误或突发天气变化。

结论

CAG 和 RAG 之间的比较并非竞争关系，而是要了解它们各自的独特优势。CAG 专为在静态、明确的环境中实现可靠性和效率而设计，而 RAG 在动态场景中表现出色，在这些场景中，适应性和获取实时信息至关重要。它们共同提供了互补的解决方案，使组织能够有效应对广泛的运营挑战。最终的选择取决于在特定用例中，RAG 的适应性优势是否能弥补其增加的复杂性和延迟。

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常见问题解答

1. 缓存增强生成（CAG）如何提高人工智能效率？
   
   

   CAG 通过将相关信息预加载到模型上下文中，消除了推理过程中实时检索的需要，从而提高了人工智能效率。这减少了响应时间，降低了系统复杂性，并确保了一致的性能，使其成为依赖静态知识库的应用程序的理想选择。

   
   
2. 为什么检索增强生成（RAG）更适合处理动态数据？
   
   

   RAG 在推理时动态检索外部信息，使人工智能模型能够基于最新知识生成响应。这使得 RAG 对于需要实时数据的应用程序特别有价值，如金融市场跟踪、新闻聚合，以及处理频繁变化查询的客户服务聊天机器人。

   
   
3. CAG 和 RAG 在延迟和准确性方面有哪些权衡？
   
   

   CAG 的延迟较低，因为所有所需信息都已预加载，能够实现更快的响应。然而，如果缓存数据不经常更新，它可能会过时。RAG 虽然通过检索新数据提供了更高的准确性，但由于实时搜索和检索过程，会引入额外的延迟。选择哪种方法取决于优先考虑速度还是信息的新鲜度。

   
   
4. CAG 和 RAG 可以结合使用以获得更好的人工智能性能吗？
   
   

   可以，混合方法结合了两种方法的优点 ——CAG 可以存储经常访问的稳定知识，以便即时检索，而 RAG 在需要时提供实时信息。这种平衡优化了响应速度，同时确保了相关性和适应性，使其在医疗、金融和教育等领域的动态人工智能应用中非常有用。

   
   
5. CAG 和 RAG 对人工智能模型产生幻觉有什么影响？
   
   

   CAG 通过将模型限制在一个可控的、经过验证的数据集内，减少了幻觉的发生，确保输出基于预加载的事实。然而，过时的缓存可能会导致错误信息。RAG 通过检索最新的信息缓解了这个问题，但如果外部数据缺乏可信度，可能会引入不准确的内容。有效的过滤和管理对于保持一致的响应质量是必要的。

相关主题：大语言模型、检索增强生成、人工智能代理、人工智能应用

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