基于LangChain实现RAG的技术原理

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深入解读RAG技术原理，掌握AI大模型的优化策略。

核心内容：
1. RAG技术概念及其对AI大模型的优化作用
2. 常见RAG技术框架介绍与比较
3. LangChain框架下RAG实现步骤详解及模型效果评测

杨芳贤

53AI创始人/腾讯云(TVP)最具价值专家

前面为大家介绍过大模型相关的专业术语，比如AGI、RAG、LLM。也提到了当前阶段AI大模型存在的一些不足，比如对训练数据的数量和质量要求、对算力和电力的开支，以及大模型最大的问题：信息幻觉。

目前业内对大模型信息幻觉的处理方法，一般都采用了RAG的方法，即Retrieval-Augmented Generation，检索增强生成。简单来说就是通过大模型+知识库的方式，从广泛的知识库中检索相关片段，然后根据这些内容生成最终结果。

这种方式的好处在于，一方面可以缓解大模型的信息幻觉问题，提高在特定领域的结果表现；另一方面，可以提高信息检索和结果生成的效率以及用户体验。

我们常见的各种ChatBot(即聊天机器人)，就是基于这种技术原理实现的。与之相关的技术框架，常见的有如下几种：

• LangChain：开源框架，提供了丰富的组件和工具，用于构建RAG系统。
• LLama-Index：专为LLama模型设计的RAG框架，适用于特定场景下的应用。
• RAGFlow：一个较新的RAG框架，注重简洁性和效率，提供预设组件和工作流。
• Haystack：一个常用的开源框架，支持向量存储和编排层，是RAG系统的重要组成部分。
• GraphRAG：专注于大模型驱动的RAG技术，通过优化向量库构建与推理性能来提升RAG系统的效率。

以LangChain为例，利用RAG减缓信息幻觉的实现原理，有如下多个步骤：

对上述步骤进行简化，可以得到如下七个关键步骤：

• 上传文档：用户上传相关的知识文档，LangChain支持txt、pdf、docx等多种格式，并将其自动转化为markdown格式存储。
• 文本切割：为了便于分析处理，需要将长文本切割为多个小块(chunk)，类似于tcp协议的信息传输机制(先切分再传递+丢包检测)。
• 文本向量化：将切割后的文本小块，通过EMB(数据拆分和映射)技术转换为算法可以处理的向量，并存入向量数据库。
• 问句向量化：将用户的提问内容进行向量化处理(切割+拆分+映射)。
• 语义检索和匹配：将向量化后的用户提问内容与向量库中的文本块匹配，按规则匹配出与用户问句向量最相似的Top X(大小取决于规则定义)个。
• 提交prompt至LLM：将匹配得到的文本和用户问句，添加到已定义好的提示词模版中，提交给LLM进行处理。
• 生成最终的输出答案：LLM生成最终的输出答案，并返回给用户。

用一张图来概括，基于LangChain实现RAG能力的原理如下：

至此，利用RAG能力缓解大模型信息幻觉的一个ChatBot就完成了，接下来就是对其进行模型效果评测。

注意，并不是说基于上述方案就可以实现一个回答精度很高的ChatBot，而是需要通过持续大量的训练，才能得到更匹配我们预期的大模型，这也是大模型训练过程的缩影。

模型效果评测，首先需要确定评测标准。评测标准的定义，需要基于训练模型的预期目标和实际的业务场景，对大模型输出的回答内容评测。按照技术领域的通用测试原则，需要构建评测集(即IT技术领域的测试用例)，对其展开评测。

评测集需要满足如下几点要求：

• 可以理解用户提问内容。
• 可以匹配正确的知识库内容。
• 基于用户问句和知识库内容的回答要确保全面准确。
• 输出的最终回答是否包含知识库内容以外的信息(简单理解就是联网/不联网)。
• 输出的最终回答是否可靠(即需要对多轮次评测的输出结果进行对比，判断差异是否过大)。
• 需要支持基于上下文的追问，且追问后输出的最终回答同样必须满足上述几点要求。

影响大模型输出结果质量的因素有很多，这种持续训练和评测的过程，就是大模型训练和调优的过程。只有经过多轮评测且达标的大模型，才能真正应用于工作场景中。