检索增强生成（RAG）：弥合语言模型与知识源之间的鸿沟_rag 增强检索架构图

引言

在自然语言处理（NLP）领域，大型语言模型（LLMs）在理解和生成类似人类的文本方面取得了显著进展。然而，这些模型在处理知识密集型任务时常常遭遇局限性，例如提供准确和最新的信息。这就是检索增强生成（RAG）技术的用武之地，它通过整合外部知识源来增强LLMs，从而提高生成响应的质量和相关性。

图一：RAG系统架构概览

RAG的必要性

LLMs，如GPT-3及其后续版本，在理解广泛任务方面表现良好，但它们在处理特定领域的查询时可能会遇到困难，因为它们的知识仅限于训练期间接触到的数据。这导致了以下几个问题：

1. 虚构：LLMs可能会生成事实上不正确或无意义的内容，尤其是在处理训练数据中未包含的事件或信息时。
2. 知识过时：LLMs无法轻松地整合在它们训练数据收集之后出现的新信息。
3. 缺乏特定领域的专业知识：尽管LLMs在一般任务上表现良好，但它们可能难以处理需要深入了解特定领域的专业查询。

RAG通过检索外部数据库中的相关信息，并使用这些信息来指导生成过程，从而解决了这些挑战，提供了更准确和具有上下文相关性的响应。

RAG概述

RAG系统由两个主要部分组成：

1. 检索系统：该组件查询外部知识源，检索与用户查询相关的信息片段。
2. 生成模块：这通常是一个LLM，它使用检索到的信息作为上下文来生成响应。

过程如下：

• 用户提出一个查询。
• 检索系统搜索知识数据库以找到相关内容。
• 检索到的片段与原始查询结合，形成丰富的提示。
• LLM根据这个提示生成响应，同时利用其预训练的知识和新检索到的信息。

RAG的主要优势

• 忠实性：响应基于实际检索到的内容，降低了虚构的风险。
• 相关性：生成模块可以更有效地处理查询，因为它结合了相关信息。
• 上下文意识：RAG系统可以适应特定领域并保持最新信息。

技术实现

实现RAG涉及几个技术考虑因素：

1. 数据索引和向量化：必须将文本处理成向量空间，以便能够有效地计算语义相似性。
2. 搜索索引：需要一个强大的搜索索引，以便基于向量相似性快速检索相关片段。
3. 查询重构：可能需要重构原始查询以改善检索过程。
4. 响应生成：LLM必须经过微调或提示，以生成既准确又上下文适当的响应。

图二： 文本数据索引和向量化原理示意图

图三： 检索系统工作流程示意图

图四： 生成模块的生成过程示意图

挑战和考虑事项

• 检索质量：检索系统的准确性显著影响最终响应的质量。
• 集成复杂性：结合检索系统和生成模块需要精心设计，以确保连贯性和效率。
• 可扩展性：随着知识数据库的增长，保持性能变得越来越具挑战性。

RAG研究与开发

近期的研究，如Lewis等人（2020）的工作，探索了RAG的各个方面，包括它对生成文本质量的影响以及有效整合检索和生成的方法。Shahul等人（2023）的论文介绍了RAGAS，这是一个用于评估检索增强生成（RAG）管道的框架，强调了自动化指标对于RAG系统开发的重要性。

以下通过CSDN的一位博主 百度Geek说 的一篇相关文章中截取的一个片段来说明RAG的优势：

图五： RAG的优势示例

“检索”、“利用”、“生成”是 RAG 的关键部分。

举个简单的例子：

你正在写一篇关于小狗的文章，但你对小狗的知识有限。这时，你很可能会进行以下操作：

1.检索（Retrieval）：首先，你打开电脑，输入关键词为“小狗”的搜索请求，在互联网上检索了大量的关于小狗的文章、博客和信息。

2.利用（Utilization）：接下来，你会分析这些搜索结果，并提取其中的重要信息，包括狗狗的种类、行为习惯、饲养方式等等。你将这些信息整理成一个知识库，这个知识库就像一本百科全书，里面包含了各种关于小狗的知识点。

3.生成（Generation）：现在，你需要写文章。在文章的开头，通过一个问题引入：“小狗的寿命有多长？”随后，便可以使用之前检索和整理的信息来回答问题，或者生成文章的段落。这一步不仅仅是简单地复制粘贴，而是根据上下文和语法规则生成自然流畅的文本。
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版权声明：以上片段来自CSDN用户 百度Geek说 的原创文章，遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议，转载请附上原文出处链接和本声明。
                        
原文链接：https://blog.csdn.net/lihui49/article/details/136699678

相信在不远的将来，咱们写技术博客，都可以通过RAG轻松搞定了，到时候关键还是要看作者对某个细分领域应用场景的领悟和见解，但是知识和信息的获取将变得轻松高效。

未来方向

RAG的未来在于其适应和随着NLP应用不断增长的需求而发展的能力。关注的关键领域包括：

• 多模态RAG：将RAG扩展到处理非文本数据，如图像和视频。
• 实时更新：整合实时知识更新机制，以保持RAG系统的时效性。
• 用户交互：增强RAG系统以支持更复杂的用户交互，并提供个性化体验。

结论

RAG代表了语言模型在提供知识丰富和上下文相关响应方面的一大飞跃。通过弥合LLMs和外部知识源之间的鸿沟，RAG为更复杂的NLP应用铺平了道路，这些应用可以真正理解和与用户进行有意义的互动。