介绍 RAG（检索增强生成）

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IT蜗壳-Tango

发布于 2024-07-29 15:58:18

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什么是 RAG？

RAG（Retrieval-Augmented Generation）是一种将检索和生成结合在一起的模型架构，特别适用于回答开放域问答、生成相关文本以及需要丰富背景信息的任务。它结合了检索系统和生成模型的优势，通过从大型数据库中检索相关信息并使用生成模型对其进行处理，生成更准确和上下文相关的答案或内容。

RAG 的基本原理

RAG 模型的工作流程可以分为以下几个步骤：

检索：从一个大型知识库或文档集合中检索与输入查询相关的文档或段落。通常使用 BM25 或密集检索模型如 DPR（Dense Passage Retrieval）来实现这一点。
编码：对检索到的文档和输入查询进行编码，生成它们的表示。
融合：将输入查询的表示与检索到的文档表示结合起来，作为生成模型的输入。
生成：使用生成模型（如 T5 或 BART）生成回答或相关内容。

这种方法通过结合检索到的丰富信息和生成模型的强大生成能力，能够在复杂和开放域任务中表现出色。

RAG 的应用场景

RAG 模型在多个领域有广泛的应用，包括但不限于：

开放域问答：在回答开放性问题时，RAG 可以从大量文档中检索相关信息，生成更准确和详尽的回答。
对话系统：在聊天机器人或对话系统中使用 RAG，可以使回答更具上下文相关性和信息量。
文档摘要：从多个文档中检索相关段落，生成一个综合性的摘要。
信息检索增强：在需要综合多个信息源的任务中，RAG 可以提供更全面的回答或内容。

RAG 的优势

上下文丰富：通过检索相关信息，RAG 可以生成更符合上下文的回答或内容。
灵活性强：RAG 可以处理多种类型的输入和任务，包括问答、生成文本、文档摘要等。
性能优越：在开放域问答和其他需要丰富背景信息的任务中，RAG 的性能优于单纯的生成模型。

RAG 的实现步骤

步骤一：数据准备

首先，需要准备一个大型的文档集合或知识库。这可以是维基百科、新闻文章、科学文献等。还需要准备一组训练数据，包含查询和对应的答案。

步骤二：检索模型训练

使用 BM25 或训练一个密集检索模型（如 DPR），通过双塔结构编码器将查询和文档表示为向量。通过对比学习，使查询和相关文档的向量接近，而与无关文档的向量远离。

# 训练 DPR 模型的简化示例
from transformers import DPRContextEncoder, DPRQuestionEncoder, DPRReader

# 加载预训练模型
context_encoder = DPRContextEncoder.from_pretrained('facebook/dpr-ctx_encoder-single-nq-base')
question_encoder = DPRQuestionEncoder.from_pretrained('facebook/dpr-question_encoder-single-nq-base')

# 示例数据
questions = ["What is RAG?", "How does RAG work?"]
contexts = ["RAG is Retrieval-Augmented Generation", "RAG combines retrieval and generation"]

# 编码
question_encodings = question_encoder(questions)
context_encodings = context_encoder(contexts)

步骤三：生成模型训练

选择一个生成模型（如 T5 或 BART），将输入查询和检索到的文档表示结合起来，作为生成模型的输入。训练过程中，模型学习如何根据输入生成准确的回答或内容。

from transformers import BartForConditionalGeneration, BartTokenizer

# 加载预训练模型
model = BartForConditionalGeneration.from_pretrained('facebook/bart-large')
tokenizer = BartTokenizer.from_pretrained('facebook/bart-large')

# 示例数据
input_text = "RAG combines retrieval and generation. How does it work?"
inputs = tokenizer(input_text, return_tensors="pt")
output = model.generate(**inputs)

# 解码输出
generated_text = tokenizer.decode(output[0], skip_special_tokens=True)
print(generated_text)

步骤四：模型融合

将检索模型和生成模型结合起来，构建一个完整的 RAG 模型。通过优化和微调，使其在特定任务上达到最佳性能。

# 简化的 RAG 模型示例
class RAGModel:
    def __init__(self, retriever, generator):
        self.retriever = retriever
        self.generator = generator
    
    def generate(self, query):
        retrieved_docs = self.retriever.retrieve(query)
        combined_input = query + " ".join(retrieved_docs)
        generated_output = self.generator.generate(combined_input)
        return generated_output

# 使用示例
rag_model = RAGModel(retriever=context_encoder, generator=model)
response = rag_model.generate("What is RAG?")
print(response)