【优质精选】12节大模型系列教学课程之二：RAG 原理与应用

课程二：RAG 原理与应用

介绍：
深入剖析 RAG（Retrieval-Augmented Generation）技术，掌握其工作原理和实际应用场景。

课程名称：《探索 RAG 技术的奥秘》

课程简介：
详细解释 RAG 如何将检索和生成相结合，提高模型的生成质量和准确性。通过实际案例，如问答系统、文本创作等，展示 RAG 在不同任务中的出色表现。

课程详细内容

RAG 技术的基础知识

RAG 是一种将检索和生成相结合的技术，它不再仅仅依赖模型内部的知识进行生成，而是先从外部知识库或文档中检索相关信息，然后基于这些信息进行生成。与传统生成模型相比，RAG 能够引入更准确和丰富的知识，提高生成的质量。关键组成部分包括高效的检索模块，用于快速准确地找到相关信息，以及强大的生成模块，能够根据检索结果生成自然流畅的文本。
图片：展示一个简单的 RAG 技术框架，标注出检索模块和生成模块。

RAG 的工作原理

在检索过程中，模型会根据输入的提示或问题，利用各种检索算法和策略，从大规模的文本库中筛选出最相关的部分。例如，可以基于关键词匹配、语义相似度等进行检索。生成过程中，模型会将检索到的信息融入到生成的文本中，通过巧妙的融合方式，使得生成的内容既有基于模型学习的创造性，又有来自外部知识的准确性。
图片：用动画展示检索和生成的交互过程，突出信息的流动和转化。

RAG 提高生成质量和准确性的原理

融合外部知识使得生成的内容更具事实依据，避免了凭空想象导致的错误或不准确。同时，减少了生成的随机性和偏差，使生成更加有针对性和合理性。通过具体的实例，比如在某个特定领域的问题回答中，对比使用 RAG 和传统模型的生成结果，清晰展示质量和准确性的提升。
图片：并排展示两个生成结果，一个使用 RAG，一个不使用，标注出质量和准确性的差异。

RAG 在问答系统中的应用

在问答系统中，RAG 首先根据问题在知识库中检索相关的知识片段，然后基于这些片段生成准确且详细的回答。通过实际的问答系统案例，分析其工作流程，展示如何有效地应对各种类型的问题，并给出令人满意的回答。
图片：展示问答系统的界面，以及具体问题和生成回答的示例。

RAG 在文本创作中的应用

在文本创作中，RAG 可以为作者提供灵感、素材和参考，辅助创作出更丰富、有深度的内容。无论是故事创作中的情节构思，还是论文写作中的论据支持，RAG 都能发挥重要作用。通过实际的创作案例，展示其在不同场景下的出色表现。
图片：展示一段由 RAG 辅助生成的故事或论文段落。

RAG 在其他领域的应用探索

除了问答和文本创作，RAG 还在代码生成中可以根据需求检索相关的代码片段和模式，生成准确的代码；在摘要生成中能够提取关键信息并生成简洁明了的摘要。探讨其在这些领域的应用潜力和创新方向。
图片：展示代码生成和摘要生成的示例结果。

RAG 技术的挑战与应对策略

检索可能存在准确性和相关性不足的问题，导致生成的基础信息不准确；生成可能出现连贯性和一致性不佳的情况，影响文本的质量。针对这些挑战，可以采用优化检索算法、引入更多的上下文信息、加强模型的训练等方法来应对。
图片：用图表展示挑战的表现形式和解决策略的流程。

RAG 技术的未来发展趋势

未来，RAG 技术可能会在检索的精准度、生成的灵活性和创造性等方面不断改进。同时，与其他技术如强化学习、预训练模型的融合将为其带来更广阔的应用前景，可能会引发行业在知识管理、内容创作等方面的重大变革。
图片：展示一个充满科技感的未来场景，暗示 RAG 技术带来的影响。

更深入的RAG介绍

RAG 在不同领域的应用实例

RAG 技术在众多领域都有着广泛且深入的应用。在体育领域，它能够应对比赛数据的复杂性和多样性，通过构建关系动作图来分析运动员的表现，为教练员和运动员制定训练计划和调整比赛策略提供有力支持。例如，可以对运动员的体能数据、技术动作等进行深入分析，帮助发现潜在的优势和不足。
在医疗领域，RAG 可辅助医生进行诊断。面对海量的医疗数据，包括患者的病历、检查报告等，RAG 能够快速检索相关信息，为医生提供更准确的诊断依据。例如，在肿瘤诊断中，通过分析患者的症状、影像检查结果以及相关的医学研究文献，生成更全面的诊断报告。
在企业场景中，RAG 提升了大型语言模型的业务价值，将公司文档集成到矢量数据库中，实现针对文档的精准查询答复，提高了信息检索的效率和效果。比如在客户服务中，能够快速准确地回答客户的问题，提升客户满意度。

RAG 应用中的优化策略

RAG 应用中的优化策略多种多样。在分块方法上，需要优化块大小，确保数据段有意义且与上下文相关，避免出现信息割裂或冗余。对于嵌入模型，要选择和微调合适的模型，以改进语义表示，提升检索的准确性。
在向量搜索方法方面，要选择有效的相似度量和搜索参数，提高搜索的效率和相关性。例如，调整相似度计算的权重，使搜索结果更符合实际需求。
在提供模型的最后提示上，精心制作有效提示，以提高输出质量。通过 A/B 测试对比不同配置的性能，确定最优方案。
此外，还可以利用知识图谱进行上下文增强，解决长距离关联知识捕捉和信息稀疏的问题。同时，让大模型对召回结果进行筛选，只使用与查询相关且有效的上下文。

RAG 模型的构建与训练方法

构建和训练 RAG 模型包括多个关键步骤。首先是准备数据集，收集丰富的信息文档库，为后续的检索和生成提供基础。然后选择适合任务的检索算法，如 BM25、DPR 等，并进行训练或调优。
生成器通常是预训练的语言模型，如 BERT 或 GPT-3，要确保其能够利用检索到的相关文档和输入查询生成准确且有价值的回答。
在训练过程中，要注意数据的清洗、分块和向量化，使数据更适合模型处理。同时，不断调整模型的参数，以优化模型的性能。
例如，在构建一个智能客服的 RAG 模型时，先收集大量的客户常见问题和对应的答案作为数据集，然后选择合适的检索算法和生成器，通过反复训练和调整，使模型能够准确理解客户的问题并提供满意的回答。

RAG 解决幻觉问题的技术

为了解决大模型的幻觉问题，RAG 技术发挥了重要作用。RAG 通过从外部来源获取数据，为语言模型提供更准确和可靠的信息，从而减少生成文本中的错误和误导性内容。
在实际应用中，例如在回答一些需要专业知识的问题时，RAG 能够检索相关的权威资料和最新研究成果，避免模型仅凭自身的推测和想象给出不准确的答案。
同时，通过结合知识图谱，RAG 能够更好地理解问题的语义和背景，进一步提高回答的准确性和可信度。
此外，不断优化检索和生成的过程，如改进检索算法、增强生成器的能力等，也有助于减少幻觉问题的出现。

RAG 应用的评估标准

评估 RAG 应用的效果可以通过多种标准来衡量。首先是 Context Relevance（上下文相关性），它衡量召回的上下文能够支持查询的程度。如果得分低，说明召回了过多与问题无关的内容，可能影响最终回答的质量。
Groundedness（事实一致性）指标衡量生成的答案在给定的上下文中的事实一致性。得分低则表明回答可能不遵从召回的知识，存在幻觉的风险。
Answer Relevance（答案相关性）侧重于评估生成的答案与给定查询提示的相关性。不完整或包含冗余信息的答案会得到较低的分数。
例如，对于“法国的首都是哪里”的问题，如果回答只是简单提到“在欧洲”，那么在 Answer Relevance 上得分会较低。

RAG 与知识图谱的结合

RAG 与知识图谱的结合具有显著优势。知识图谱能够有效地组织和管理大量的实体和它们之间的关系，便于快速检索相关信息。然而，知识图谱自身不具备生成复杂自然语言响应的能力。
RAG 则通过利用大型语言模型的生成能力，能够根据给定的上下文生成丰富的自然语言文本。
二者结合后，可以从结构化的知识图谱中检索精确的信息作为上下文，提高生成内容的准确性和相关性。支持更复杂的查询，如跨多个实体和关系的查询，能够生成更全面和详细的回答。
例如在医疗问诊中，能够快速从大量的医学知识图谱中找到相关信息，并基于这些信息提供具体、准确的医学建议和诊断。

RAG 在医疗领域的具体应用

在医疗领域，RAG 有着多方面的具体应用。它能够应对医疗领域中的诸多挑战，如医疗资源分布不均、医生工作压力大等。
RAG 可以从大规模的医疗知识库中检索相关信息，为医生提供诊断辅助。例如，在面对复杂的病症时，RAG 能够整合患者的症状、病史以及最新的医学研究成果，帮助医生做出更准确的诊断。
在医疗教育方面，RAG 能够为医学生提供丰富的学习资源和案例分析，帮助他们更好地理解和掌握医学知识。
此外，RAG 还可以优化医疗流程，提高医疗效率，降低医疗成本。
RAG 在企业中的效益分析
在企业中，RAG 带来了多方面的效益。它增强了企业信息检索的效率和效果，使企业能够更快速、准确地获取所需信息。
通过将企业文档集成到矢量数据库中，RAG 能够实现对这些文档的精准查询答复，提升了企业的决策能力和信息访问效率。
同时，RAG 有助于提高企业知识管理的水平，降低知识获取的成本。例如，在客户服务中，能够快速解决客户的问题，提高客户满意度，从而增强企业的竞争力。
此外，RAG 还能够促进企业内部的知识共享和创新，为企业的发展提供有力支持。
RAG 应用的未来发展趋势
随着技术的不断进步，RAG 应用将呈现出多个未来发展趋势。高效索引和检索将成为重要方向，随着知识库规模的不断扩大，构建高效、准确的索引和检索系统将变得至关重要。
多模态数据融合将进一步扩展 RAG 的应用范围，使其能够处理图像、视频等多种数据类型。
实时知识更新将确保答案的准确性和时效性，使 RAG 能够更好地适应不断变化的信息环境。
个性化问答服务将通过引入用户画像和个性化推荐技术，为用户提供更贴合其需求的回答。
此外，RAG 与其他新兴技术的结合也将为其发展带来新的机遇和挑战。

结论：

综上所述，RAG 应用在不同领域展现出了强大的潜力和多样的应用场景。通过不断的优化、与知识图谱的结合以及在医疗和企业等领域的深入应用，RAG 为解决实际问题提供了有效的手段。未来，随着技术的持续发展，RAG 有望在更多领域发挥重要作用，为人们的生活和工作带来更大的便利和价值。然而，RAG 应用的发展也面临着一些挑战，如数据隐私保护、模型的可解释性等，需要在技术创新的同时，注重相关问题的解决，以推动 RAG 应用的健康、可持续发展。

相关论文

《LLM 之 RAG 实战(三十三)| 探索 RAG 在 Table 的应用-CSDN 博客》介绍了从非结构化文档或图像中准确提取表结构的几种方法，包括利用多模态 LLM 如 GPT-4V 来识别表格并提取信息，利用专业的表格检测模型如 Table Transformer 来辨别表格结构，使用开源框架如 unstructured 或者目标检测模型来解析整个文档并提取与表相关的内容，使用 Nougat、Donut 等端到端模型来解析整个文档并提取与表相关的内容。
《RAG 基础知识及应用_rag 应用-CSDN 博客》介绍了 RAG 的基础知识，包括工作原理、工作流程、发展进程、常见优化方法、对比大模型微调的优势等，还提到了 RAG 开源项目“茴香豆”及其特性和构建方式。
《一文搞懂大模型 RAG 应用(附实践案例)_rag 大模型-CSDN 博客》详细介绍了完整的 RAG 应用流程，包括数据准备阶段的各个环节和应用阶段的用户提问、数据检索、注入 Prompt、LLM 生成答案等，并对各环节的技术细节和注意事项进行了说明。
《大模型应用一:RAG_rag 大模型产品-CSDN 博客》提到了大模型的应用主要是理解和生成，对于 NLU 的解决方案通常是 RAG。
《RAG 应用程序的 12 种调优策略:“超参数”和策略优化提高检索性能》涵盖了 RAG 的文本用例，介绍了在推理阶段可通过查询转换、检索参数、高级检索策略等进行调优，还提到了数据索引的摄入阶段包括收集数据、数据分块、生成块的矢量嵌入、在矢量数据库中存储矢量嵌入和块等步骤。
《AI 推介-大语言模型 LLMs 之 RAG(检索增强生成)论文速览(arXiv 方向)》提供了多篇关于 RAG 的论文目录。
《【AI 大模型】检索增强生成(RAG)模型在企业中的应用-CSDN 博客》介绍了 RAG 模型的基本原理与工作机制，包括什么是 RAG 模型、工作机制、优势，还阐述了如何构建和训练 RAG 模型，包括准备数据集、选择检索器和生成器、集成两者以及检索器和生成器的训练等内容。
《值得一看的大模型 RAG 全面总结 - 智源社区》从 RAG 的整体架构说起，介绍了通用的 RAG 架构以及 RAG 的基础、类型等。
《【RAG 论文】检索信息中的噪音是如何影响大模型生成的?-CSDN 博客》介绍了两篇论文，主要讲述了检索文档如何影响大模型输出以及相关实验结果。
《LLM 之 RAG 实战(十五)| RAG 的自动源引文验证技术-CSDN 博客》介绍了 RAG 如何解决幻觉以及证据验证等内容。
《AI 大模型企业应用实战(18)-“消灭”LLM 幻觉的利器 - RAG 介绍》介绍了 RAG 在解决 LLM 幻觉方面的作用，以及 RAG 的应用构建步骤和可能遇到的问题及解决方案。
《检索增强生成(RAG)技术:实现流程、作用及应用案例-CSDN 博客》介绍了 RAG 技术的简介、实现流程、作用与价值，并提供了基于 Hugging Face Transformers 库实现的 RAG 模型基本运行示例。
《也看大模型 RAG 长文本任务中的上下文精简与构造方式…- 智源社区》介绍了 RAG 中的上下文构造问题以及长文本任务的数据构造问题。
《LLM 之 RAG 理论(二)| RAG 综述论文详解-CSDN 博客》概述了 LLMs 时代 RAG 的发展范式，总结了三种范式，并对 RAG 的三个主要组成部分及关键技术进行了讨论，还介绍了评估 RAG 模型的方法和未来研究方向。
《智谱、月之暗面、阿里、字节、vivo、达观数据等专家深入剖析》介绍了“RAG 检索与生成落地实践专题论坛”以及相关演讲嘉宾。
《从文本到多模态:北京大学揭示检索增强生成(RAG)技术的全景》系统调研了现有 RAG 技术，包括其组成部件、结合方法、优化提升技术、在不同领域和模态上的应用以及评估标准或工具，并分析了局限性和未来发展趋势。
《RAG 系统在企业中的应用:构建、优化与效益分析-CSDN 博客》介绍了认知评审员、人工智能导师等 RAG 系统的应用案例，以及构建 RAG 系统时经常出现的七个故障点。
《RAG 在医疗领域的应用:辅助诊断，提升医疗效率-CSDN 博客》介绍了医疗领域的挑战、人工智能在医疗领域的应用、RAG 模型概述以及其在医疗领域的应用前景。
《RAG 原理、综述与论文应用全解析_rag 综述-CSDN 博客》介绍了 RAG 的定义、与其他模型的比较等内容。
《LLM 之 RAG 理论(九)| 如何在 LLM 应用程序中提高 RAG 结果:从基础到高级》介绍了基本的 RAG 包括索引、检索和生成三个阶段。
《LLM 之 RAG 理论(十一)| 面向生产的 RAG 应用程序的 12 种调整策略指南》介绍了构建 RAG 管道的准备步骤，包括数据清理、分块、嵌入模型等内容。
《技术动态 | 知识图谱:通往精准 RAG 应用的秘钥-CSDN 博客》探讨了知识图谱在 RAG 应用中的关键方面，包括解决的挑战、与向量的协同作用和未来发展。
《RAG 的 10 篇核心论文》列举了多篇关于 RAG 的核心论文，并对部分论文的内容进行了简要介绍。