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学习大模型的前沿技术与行业应用场景


从零构建、100% 本地运行:Qwen 3 Local RAG Reasoning Agent

发布日期:2025-05-17 18:41:15 浏览次数: 1548 作者:AI 启蒙小伙伴
推荐语

构建本地高效RAG系统,实现文档问答与网络搜索的完美结合。

核心内容:
1. Qwen 3和Gemma 3模型结合,打造轻量级本地RAG系统
2. 核心功能包括文档处理、向量搜索、网络搜索和隐私保护
3. 灵活配置,支持不同模型选择和相似性阈值调整

杨芳贤
53A创始人/腾讯云(TVP)最具价值专家

今天一起从零搭建一个基于本地运行的 Qwen 3 和 Gemma 3 模型的 RAG 系统,结合文档处理、向量搜索和网络搜索功能,为用户提供准确且上下文相关的回答,项目来自 Unwind AI 的教程,开源地址见阅读原文,今天咱们一起来解读项目的搭建和技术重点。

项目概述

· 名称:Qwen 3 Local RAG Reasoning Agent

· 目标:通过本地运行的轻量级 LLM 和向量数据库,构建一个高效的 RAG 系统,支持文档问答、网页内容提取和网络搜索。

· 核心功能:

  1. 文档处理:支持上传 PDF 文件或输入网页 URL,提取内容并进行智能分块。

  2. 向量搜索:使用 Qdrant 向量数据库存储文档嵌入(embeddings),实现高效的相似性搜索。

  3. 网络搜索:当文档知识不足时,可通过 Exa API 进行网络搜索,补充答案。

  4. 灵活模式:支持 RAG 模式(结合文档和搜索)和直接 LLM 交互模式。

  5. 隐私保护:所有处理都在本地完成,适合处理敏感数据。

技术架构

1. 语言模型:

   · 支持多种本地模型:Qwen 3(1.7B、8B)、Gemma 3(1B、4B)、DeepSeek(1.5B)。

   · 通过 Ollama 框架在本地运行模型,降低对云服务的依赖。

2. 文档处理:

   · 使用 PyPDFLoader 处理 PDF 文件,WebBaseLoader 提取网页内容。

   · RecursiveCharacterTextSplitter 将文档切分为小块,便于嵌入和搜索。

3. 向量数据库:

   · 使用 Qdrant 存储文档的嵌入向量,支持高效的相似性搜索。

   · 嵌入模型:Ollama 提供的 snowflake-arctic-embed

4. 网络搜索:

   · 通过 Exa API 实现网络搜索,支持自定义域名过滤。

5. 用户界面:

   · 使用 Streamlit 构建交互式 Web 界面,方便用户上传文件、输入 URL 和提问。

主要功能

1. 文档问答:

   · 用户上传 PDF 或输入 URL,系统将内容转为嵌入向量,存储在 Qdrant 中。

   · 用户提问时,系统通过相似性搜索找到相关文档片段,生成答案。

2. 网络搜索补充:

   · 如果文档中没有足够信息,系统会自动或手动(通过开关)触发网络搜索,获取补充信息。

   · 搜索结果会明确标注来源。

3. 灵活配置:

   · 可选择不同模型(如 Qwen 3 或 Gemma 3)。

   · 可调整相似性阈值,控制文档检索的严格程度。

   · 支持禁用 RAG 模式,直接与 LLM 对话。

4. 隐私与离线支持:

   · 所有模型和处理都在本地运行,无需将数据发送到云端。

   · 适合需要数据隐私的场景或无网络环境。

使用方法

1. 环境准备:

   · 安装 Ollama 和 Python 3.8+。

   · 通过 Docker 运行 Qdrant 向量数据库。

   · 获取 Exa API 密钥(可选,用于网络搜索)。

2. 安装依赖:

   pip install -r requirements.txt

3. 拉取模型:

ollama pull qwen3:1.7bollama pull snowflake-arctic-embed

4. 运行 Qdrant:   

docker run -p 6333:6333 -p 6334:6334 -v "$(pwd)/qdrant_storage:/qdrant/storage:z" qdrant/qdrant

5. 启动应用:

streamlit run qwen_local_rag_agent.py

6. 操作:

   · 在 Streamlit 界面上传 PDF 或输入 URL。

   · 调整模型、RAG 模式或搜索设置。

   · 输入问题,获取带来源的答案。

应用场景

· 学术研究:快速查询上传的论文或网页内容,结合网络搜索补充最新信息。

· 企业文档管理:处理内部文档(如手册、报告),提供智能问答。

· 隐私敏感场景:在本地处理法律、医疗等敏感文档,避免数据外泄。

· 离线环境:在无网络情况下,利用本地模型和文档进行知识查询。

项目优势

· 开源免费:代码公开,可自由修改和部署。

· 本地化:无需依赖云服务,保护数据隐私。

· 模块化:支持多种模型和配置,易于扩展。

· 用户友好:Streamlit 界面简单直观,适合非技术用户。

总结

这个项目是一个功能强大且灵活的本地 RAG 系统,结合了本地语言模型、向量数据库和网络搜索,适合需要隐私保护、离线操作或定制化知识查询的场景。通过简单的配置,用户可以快速构建一个智能问答助手,处理文档和网页内容,同时保持数据安全。

源代码
为访问 Github 不便的朋友附上源码:
requirements.txt
agnopypdfexaqdrant-clientlangchain-qdrantlangchain-communitystreamlitollama
qwen_local_rag_agent.py
import osimport tempfilefrom datetime import datetimefrom typing import Listimport streamlit as stimport bs4from agno.agent import Agentfrom agno.models.ollama import Ollamafrom langchain_community.document_loaders import PyPDFLoader, WebBaseLoaderfrom langchain.text_splitter import RecursiveCharacterTextSplitterfrom langchain_qdrant import QdrantVectorStorefrom qdrant_client import QdrantClientfrom qdrant_client.models import Distance, VectorParamsfrom langchain_core.embeddings import Embeddingsfrom agno.tools.exa import ExaToolsfrom agno.embedder.ollama import OllamaEmbedder

class OllamaEmbedderr(Embeddings):    def __init__(self, model_name="snowflake-arctic-embed"):        """        Initialize the OllamaEmbedderr with a specific model.
        Args:            model_name (str): The name of the model to use for embedding.        """        self.embedder = OllamaEmbedder(id=model_name, dimensions=1024)
    def embed_documents(self, texts: List[str]) -> List[List[float]]:        return [self.embed_query(text) for text in texts]
    def embed_query(self, text: str) -> List[float]:        return self.embedder.get_embedding(text)

# ConstantsCOLLECTION_NAME = "test-qwen-r1"

# Streamlit App Initializationst.title("? Qwen 3 Local RAG Reasoning Agent")
# --- Add Model Info Boxes --- st.info("**Qwen3:** The latest generation of large language models in Qwen series, offering a comprehensive suite of dense and mixture-of-experts (MoE) models.")st.info("**Gemma 3:** These models are multimodal—processing text and images—and feature a 128K context window with support for over 140 languages.")# -------------------------
# Session State Initializationif 'model_version' not in st.session_state:    st.session_state.model_version = "qwen3:1.7b"  # Default to lighter modelif 'vector_store' not in st.session_state:    st.session_state.vector_store = Noneif 'processed_documents' not in st.session_state:    st.session_state.processed_documents = []if 'history' not in st.session_state:    st.session_state.history = []if 'exa_api_key' not in st.session_state:    st.session_state.exa_api_key = ""if 'use_web_search' not in st.session_state:    st.session_state.use_web_search = Falseif 'force_web_search' not in st.session_state:    st.session_state.force_web_search = Falseif 'similarity_threshold' not in st.session_state:    st.session_state.similarity_threshold = 0.7if 'rag_enabled' not in st.session_state:    st.session_state.rag_enabled = True  # RAG is enabled by default

# Sidebar Configurationst.sidebar.header("⚙️ Settings")
# Model Selectionst.sidebar.header("? Model Choice")model_help = """- qwen3:1.7b: Lighter model (MoE)- gemma3:1b: More capable but requires better GPU/RAM(32k context window)- gemma3:4b: More capable and MultiModal (Vision)(128k context window)- deepseek-r1:1.5b- qwen3:8b: More capable but requires better GPU/RAM
Choose based on your hardware capabilities."""st.session_state.model_version = st.sidebar.radio(    "Select Model Version",    options=["qwen3:1.7b""gemma3:1b""gemma3:4b""deepseek-r1:1.5b""qwen3:8b"],    help=model_help)
st.sidebar.info("Run ollama pull qwen3:1.7b")
# RAG Mode Togglest.sidebar.header("? RAG Mode")st.session_state.rag_enabled = st.sidebar.toggle("Enable RAG", value=st.session_state.rag_enabled)
# Clear Chat Buttonif st.sidebar.button("✨ Clear Chat"):    st.session_state.history = []    st.rerun()
# Show API Configuration only if RAG is enabledif st.session_state.rag_enabled:    st.sidebar.header("? Search Tuning")    st.session_state.similarity_threshold = st.sidebar.slider(        "Similarity Threshold",        min_value=0.0,        max_value=1.0,        value=0.7,        help="Lower values will return more documents but might be less relevant. Higher values are more strict."    )
# Add in the sidebar configuration section, after the existing API inputs
st.sidebar.header("? Web Search")st.session_state.use_web_search = st.sidebar.checkbox("Enable Web Search Fallback", value=st.session_state.use_web_search)
if st.session_state.use_web_search:    exa_api_key = st.sidebar.text_input(        "Exa AI API Key"        type="password",        value=st.session_state.exa_api_key,        help="Required for web search fallback when no relevant documents are found"    )    st.session_state.exa_api_key = exa_api_key
    # Optional domain filtering    default_domains = ["arxiv.org""wikipedia.org""github.com""medium.com"]    custom_domains = st.sidebar.text_input(        "Custom domains (comma-separated)"        value=",".join(default_domains),        help="Enter domains to search from, e.g.: arxiv.org,wikipedia.org"    )    search_domains = [d.strip() for d in custom_domains.split(","if d.strip()]
# Utility Functionsdef init_qdrant() -> QdrantClient | None:    """Initialize Qdrant client with local Docker setup.
    Returns:        QdrantClient: The initialized Qdrant client if successful.        None: If the initialization fails.    """    try:        return QdrantClient(url="http://localhost:6333")    except Exception as e:        st.error(f"? Qdrant connection failed: {str(e)}")        return None

# Document Processing Functionsdef process_pdf(file) -> List:    """Process PDF file and add source metadata."""    try:        with tempfile.NamedTemporaryFile(delete=False, suffix='.pdf'as tmp_file:            tmp_file.write(file.getvalue())            loader = PyPDFLoader(tmp_file.name)            documents = loader.load()
            # Add source metadata            for doc in documents:                doc.metadata.update({                    "source_type""pdf",                    "file_name": file.name,                    "timestamp": datetime.now().isoformat()                })
            text_splitter = RecursiveCharacterTextSplitter(                chunk_size=1000,                chunk_overlap=200            )            return text_splitter.split_documents(documents)    except Exception as e:        st.error(f"? PDF processing error: {str(e)}")        return []

def process_web(url: str) -> List:    """Process web URL and add source metadata."""    try:        loader = WebBaseLoader(            web_paths=(url,),            bs_kwargs=dict(                parse_only=bs4.SoupStrainer(                    class_=("post-content""post-title""post-header""content""main")                )            )        )        documents = loader.load()
        # Add source metadata        for doc in documents:            doc.metadata.update({                "source_type""url",                "url": url,                "timestamp": datetime.now().isoformat()            })
        text_splitter = RecursiveCharacterTextSplitter(            chunk_size=1000,            chunk_overlap=200        )        return text_splitter.split_documents(documents)    except Exception as e:        st.error(f"? Web processing error: {str(e)}")        return []

# Vector Store Managementdef create_vector_store(client, texts):    """Create and initialize vector store with documents."""    try:        # Create collection if needed        try:            client.create_collection(                collection_name=COLLECTION_NAME,                vectors_config=VectorParams(                    size=1024,                      distance=Distance.COSINE                )            )            st.success(f"? Created new collection: {COLLECTION_NAME}")        except Exception as e:            if "already exists" not in str(e).lower():                raise e
        # Initialize vector store        vector_store = QdrantVectorStore(            client=client,            collection_name=COLLECTION_NAME,            embedding=OllamaEmbedderr()        )
        # Add documents        with st.spinner('? Uploading documents to Qdrant...'):            vector_store.add_documents(texts)            st.success("✅ Documents stored successfully!")            return vector_store
    except Exception as e:        st.error(f"? Vector store error: {str(e)}")        return None
def get_web_search_agent() -> Agent:    """Initialize a web search agent."""    return Agent(        name="Web Search Agent",        model=Ollama(id="llama3.2"),        tools=[ExaTools(            api_key=st.session_state.exa_api_key,            include_domains=search_domains,            num_results=5        )],        instructions="""You are a web search expert. Your task is to:        1. Search the web for relevant information about the query        2. Compile and summarize the most relevant information        3. Include sources in your response        """,        show_tool_calls=True,        markdown=True,    )

def get_rag_agent() -> Agent:    """Initialize the main RAG agent."""    return Agent(        name="Qwen 3 RAG Agent",        model=Ollama(id=st.session_state.model_version),        instructions="""You are an Intelligent Agent specializing in providing accurate answers.
        When asked a question:        - Analyze the question and answer the question with what you know.
        When given context from documents:        - Focus on information from the provided documents        - Be precise and cite specific details
        When given web search results:        - Clearly indicate that the information comes from web search        - Synthesize the information clearly
        Always maintain high accuracy and clarity in your responses.        """,        show_tool_calls=True,        markdown=True,    )



def check_document_relevance(query: str, vector_store, threshold: float = 0.7) -> tuple[boolList]:
    if not vector_store:        return False, []
    retriever = vector_store.as_retriever(        search_type="similarity_score_threshold",        search_kwargs={"k"5"score_threshold": threshold}    )    docs = retriever.invoke(query)    return bool(docs), docs

chat_col, toggle_col = st.columns([0.90.1])
with chat_col:    prompt = st.chat_input("Ask about your documents..." if st.session_state.rag_enabled else "Ask me anything...")
with toggle_col:    st.session_state.force_web_search = st.toggle('?'help="Force web search")
# Check if RAG is enabled if st.session_state.rag_enabled:    qdrant_client = init_qdrant()
    # --- Document Upload Section (Moved to Main Area) ---    with st.expander("? Upload Documents or URLs for RAG", expanded=False):        if not qdrant_client:            st.warning("⚠️ Please configure Qdrant API Key and URL in the sidebar to enable document processing.")        else:            uploaded_files = st.file_uploader(                "Upload PDF files"                accept_multiple_files=True                type='pdf'            )            url_input = st.text_input("Enter URL to scrape")
            if uploaded_files:                st.write(f"Processing {len(uploaded_files)} PDF file(s)...")                all_texts = []                for file in uploaded_files:                    if file.name not in st.session_state.processed_documents:                        with st.spinner(f"Processing {file.name}... "):                             texts = process_pdf(file)                            if texts:                                 all_texts.extend(texts)                                st.session_state.processed_documents.append(file.name)                    else:                        st.write(f"? {file.name} already processed.")
                if all_texts:                    with st.spinner("Creating vector store..."):                        st.session_state.vector_store = create_vector_store(qdrant_client, all_texts)
            if url_input:                if url_input not in st.session_state.processed_documents:                    with st.spinner(f"Scraping and processing {url_input}..."):                        texts = process_web(url_input)                        if texts:                            st.session_state.vector_store = create_vector_store(qdrant_client, texts)                            st.session_state.processed_documents.append(url_input)                else:                    st.write(f"? {url_input} already processed.")
            if st.session_state.vector_store:                st.success("Vector store is ready.")            elif not uploaded_files and not url_input:                 st.info("Upload PDFs or enter a URL to populate the vector store.")
    # Display sources in sidebar    if st.session_state.processed_documents:        st.sidebar.header("? Processed Sources")        for source in st.session_state.processed_documents:            if source.endswith('.pdf'):                st.sidebar.text(f"? {source}")            else:                st.sidebar.text(f"? {source}")
if prompt:    # Add user message to history    st.session_state.history.append({"role""user""content": prompt})    with st.chat_message("user"):        st.write(prompt)
    if st.session_state.rag_enabled:
            # Existing RAG flow remains unchanged            with st.spinner("?Evaluating the Query..."):                try:                    rewritten_query = prompt
                    with st.expander("Evaluating the query"):                        st.write(f"User's Prompt: {prompt}")                except Exception as e:                    st.error(f"❌ Error rewriting query: {str(e)}")                    rewritten_query = prompt
            # Step 2: Choose search strategy based on force_web_search toggle            context = ""            docs = []            if not st.session_state.force_web_search and st.session_state.vector_store:                # Try document search first                retriever = st.session_state.vector_store.as_retriever(                    search_type="similarity_score_threshold",                    search_kwargs={                        "k"5                        "score_threshold": st.session_state.similarity_threshold                    }                )                docs = retriever.invoke(rewritten_query)                if docs:                    context = "\n\n".join([d.page_content for d in docs])                    st.info(f"? Found {len(docs)} relevant documents (similarity > {st.session_state.similarity_threshold})")                elif st.session_state.use_web_search:                    st.info("? No relevant documents found in database, falling back to web search...")
            # Step 3: Use web search if:            # 1. Web search is forced ON via toggle, or            # 2. No relevant documents found AND web search is enabled in settings            if (st.session_state.force_web_search or not context) and st.session_state.use_web_search and st.session_state.exa_api_key:                with st.spinner("? Searching the web..."):                    try:                        web_search_agent = get_web_search_agent()                        web_results = web_search_agent.run(rewritten_query).content                        if web_results:                            context = f"Web Search Results:\n{web_results}"                            if st.session_state.force_web_search:                                st.info("ℹ️ Using web search as requested via toggle.")                            else:                                st.info("ℹ️ Using web search as fallback since no relevant documents were found.")                    except Exception as e:                        st.error(f"❌ Web search error: {str(e)}")
            # Step 4: Generate response using the RAG agent            with st.spinner("? Thinking..."):                try:                    rag_agent = get_rag_agent()
                    if context:                        full_prompt = f"""Context: {context}
Original Question: {prompt}Please provide a comprehensive answer based on the available information."""                    else:                        full_prompt = f"Original Question: {prompt}\n"                        st.info("ℹ️ No relevant information found in documents or web search.")
                    response = rag_agent.run(full_prompt)
                    # Add assistant response to history                    st.session_state.history.append({                        "role""assistant",                        "content": response.content                    })
                    # Display assistant response                    with st.chat_message("assistant"):                        st.write(response.content)
                        # Show sources if available                        if not st.session_state.force_web_search and 'docs' in locals() and docs:                            with st.expander("? See document sources"):                                for i, doc in enumerate(docs, 1):                                    source_type = doc.metadata.get("source_type""unknown")                                    source_icon = "?" if source_type == "pdf" else "?"                                    source_name = doc.metadata.get("file_name" if source_type == "pdf" else "url""unknown")                                    st.write(f"{source_icon} Source {i} from {source_name}:")                                    st.write(f"{doc.page_content[:200]}...")
                except Exception as e:                    st.error(f"❌ Error generating response: {str(e)}")
    else:        # Simple mode without RAG        with st.spinner("? Thinking..."):            try:                rag_agent = get_rag_agent()                web_search_agent = get_web_search_agent() if st.session_state.use_web_search else None
                # Handle web search if forced or enabled                context = ""                if st.session_state.force_web_search and web_search_agent:                    with st.spinner("? Searching the web..."):                        try:                            web_results = web_search_agent.run(prompt).content                            if web_results:                                context = f"Web Search Results:\n{web_results}"                                st.info("ℹ️ Using web search as requested.")                        except Exception as e:                            st.error(f"❌ Web search error: {str(e)}")
                # Generate response                if context:                    full_prompt = f"""Context: {context}
Question: {prompt}
Please provide a comprehensive answer based on the available information."""                else:                    full_prompt = prompt
                response = rag_agent.run(full_prompt)                response_content = response.content
                # Extract thinking process and final response                import re                think_pattern = r'<think>(.*?)</think>'                think_match = re.search(think_pattern, response_content, re.DOTALL)
                if think_match:                    thinking_process = think_match.group(1).strip()                    final_response = re.sub(think_pattern, '', response_content, flags=re.DOTALL).strip()                else:                    thinking_process = None                    final_response = response_content
                # Add assistant response to history (only the final response)                st.session_state.history.append({                    "role""assistant",                    "content": final_response                })
                # Display assistant response                with st.chat_message("assistant"):                    if thinking_process:                        with st.expander("? See thinking process"):                            st.markdown(thinking_process)                    st.markdown(final_response)
            except Exception as e:                st.error(f"❌ Error generating response: {str(e)}")
else:    st.warning("You can directly talk to qwen and gemma models locally! Toggle the RAG mode to upload documents!")

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