本地RAG知识库，如何进行数据结构化和清洗？

环境：

数据结构化和清洗

问题描述：

本地RAG知识库，如何进行数据结构化和清洗？

解决方案：

1. 数据结构化的重要性

• RAG技术需求：在检索增强生成（Retrieval-Augmented Generation, RAG）中，数据的结构化至关重要。结构化的数据不仅能够帮助模型更准确地理解查询意图，而且可以提高信息检索的精度和生成文本的质量。非结构化数据往往包含大量噪声，可能导致语义上的误解，并影响最终答案的准确性。

• 解决痛点：通过对原始数据进行结构化处理，我们可以有效克服因关键词依赖导致的回答不准确、上下文割裂等问题。非结构化文本中的关键词提取可能会遗漏重要的语义信息，冗余的信息也可能干扰检索过程。而经过结构化处理的数据，则能确保文本被正确分割且易于管理，从而提升回答的准确率。

2. 结构化数据的优势

• 精准语义理解：通过为文档添加标签（如菜名、菜系、口味等），可以使模型更好地理解和识别文档的核心内容。这不仅有助于提高检索时的精确度，还能让生成的答案更加贴近用户的需求。

• 高效检索：结构化的数据支持基于多个维度的检索，比如按类别、食材等条件进行搜索，极大提高了检索效率。这对于构建高效的知识库尤为重要。

• 可控生成：在结构化过程中，保持同类同组数据的一致性，避免了不必要的数据分割，保证了数据的完整性，有助于提高模型生成结果的质量。

3. 结构化的方法

• PDF文件清洗：首先需要对PDF文件进行预处理，去除无关的信息，如图片、表格等。如果图片中含有文字，需使用OCR技术将其转换为可读文本；对于表格，则应将其转化为文本格式以便后续处理。

• 打标签：接下来是对清洗后的数据进行标注，包括但不限于菜名、菜系、类别等。这样做不仅能丰富数据的内容，还有助于提高向量化和检索的准确性。

• 分块：根据实际需求自定义分段标识符，例如使用四个井号（####）作为分段标志，以避免默认分段可能带来的误差。这样可以确保每个分段内的数据都是完整的，便于导入知识库中进行进一步处理。

4. 结构化前后数据对比及效果评估

• 数据对比：未结构化的数据通常缺乏必要的标签，格式也较为杂乱，难以直接用于高效的检索和分析。相比之下，经过结构化处理的数据则具有清晰的段落划分和完整的标签体系。

• 效果评估：以一个包含30种菜品的PDF文件为例，采用rag框架工具和Python脚本对其进行处理。通过比较结构化前后的检索准确率发现，结构化之前准确率较低，而结构化之后准确率显著提高至95%以上。例如，在推荐川菜中的凉菜时，结构化前可能会出现错误推荐的情况，而结构化后则能够准确地推荐如“凉拌折耳根”这样的菜品。

5. 结论与演示

• 结论：数据结构化是实现高效RAG系统的关键步骤之一。特别是在特定领域内，它不仅可以改善问答系统的性能，还支持复杂的查询需求，充分释放数据的价值。

• 演示：最后，通过一个具体的案例演示了从原始数据到结构化数据转变的过程及其对检索准确率的影响。结果显示，经过结构化处理的数据不仅分段更加合理，而且检索准确率也得到了显著提升，验证了结构化策略的有效性。

二

1. 数据结构化对RAG的意义

• 提高检索效率：通过将肿瘤相关的问答数据进行结构化处理，可以使得RAG系统更加快速和准确地定位到用户的问题。例如，按照肿瘤类型、治疗方法等维度对数据进行分类，可以显著提升检索的匹配度，并缩短查询所需的时间。

• 增强生成质量：结构化的数据为语言模型提供了清晰有序的知识源，有助于生成更加准确、专业的答案。特别是在医学领域，任何错误或模糊的回答都可能导致严重的后果，因此确保回答基于可靠的知识基础是至关重要的。

• 便于知识管理和更新：结构化数据格式更容易被系统识别和管理，从而简化了数据更新的过程。相反，非结构化数据在更新时可能会导致混乱，影响RAG系统的性能和准确性。

2. 数据结构化的方法

• 分类打标签：针对肿瘤问答中的不同问题类型（如症状描述、治疗方案询问等）、病例详情以及治疗方法等信息进行分类并打上相应的标签。这样做不仅方便了后续的数据检索和管理，而且能够帮助系统快速找到与用户查询相关的信息。

• 实体抽取和关系建模：利用自然语言处理工具自动提取文档中的关键实体（如疾病名称、药物名称、检查项目等），并通过建立这些实体之间的关系来构建知识图谱。这一步骤对于增强大模型的理解能力和知识利用率至关重要。

• 层次结构化：无论是肿瘤领域还是其他领域，都可以根据其特点设计多层次的结构化方案。比如，在肿瘤领域中可以根据不同的癌症类型进一步细分，而在菜谱领域则可以根据不同的菜系进行分类。

• 明确结构化方向：核心目标是提高检索和生成的准确率。面对不同类型的数据，需要采用相应的结构化策略。同时，考虑到长尾效应，为了达到更高的准确率，还需要不断地细化和优化处理方式。

3. 肿瘤问答数据结构化过程及Python实现

• 准备工作：首先需要准备好Excel或CSV格式的数据集，然后将其转换成适合进一步处理的目标格式。这可能涉及到数据清洗、去除不必要的列或者行等工作。

• 代码实现：

  • 使用pandas库读取Excel或CSV文件。
  • 清洗数据，包括去除重复项、填补缺失值等。
  • 根据问题内容和病例分析的需求格式化数据，并循环遍历每一行数据以执行必要的操作。
  • 添加分段语句以便于后续处理，并保存最终的结构化数据文件。示例代码如下：

    import pandas as pd
    
    # 读取Excel文件
    df = pd.read_excel('path/to/your/excel_file.xlsx')
    
    # 数据清洗
    df.dropna(inplace=True)  # 去除缺失值
    
    # 格式化数据
    def format_data(row):
        # 在这里定义如何格式化每一行数据
        return {'question': row['question'], 'category': row['category']}
    
    formatted_data = [format_data(row) for index, row in df.iterrows()]
    
    # 添加分段语句
    for item in formatted_data:
        item['segment'] = '####'  # 示例分段符
    
    # 保存文件
    with open('structured_data.json', 'w') as f:
        json.dump(formatted_data, f)
    

4. 测试验证

• 测试流程：通过模拟实际工作流来验证结构化数据的效果。输入一个具体的问题，经过本地知识库的检索后，再送入大型语言模型以获取最终的治疗建议或其他相关信息。

5. 总结

• 高效的数据结构化处理对于推动信息技术在医疗和问答领域的应用具有重要意义。如何使用Python程序对Excel格式的肿瘤问答数据进行结构化处理，旨在提高问答系统的准确性和可靠性。未来的工作还可以探索更多关于AI技术的应用，比如深度学习在实体识别上的进步，以及如何更好地整合多源异构数据等。

三

数据清洗与数据结构化

数据结构化核心内容

• 检索黑洞：原始非结构化的数据可能导致员工在查找特定信息时遇到困难，耗时且效率低下。

• 分析弹簧：由于非结构化数据难以挖掘其潜在价值，进行数据分析时可能会出现不准确的结果。

• 智能化鸿沟：大语言模型在处理非结构化文档时的准确率较低，这限制了它们在实际应用中的效果。

针对这些问题，数据结构化旨在实现以下三大核心目标：

1. 检索效率：通过多级索引和分区分块等技术提高数据的检索速度。例如，利用向量数据库存储结构化后的文本片段，可以加快查询过程。

2. 分析深度：通过对数据进行多级分块并打标签来增加数据被发现的概率，从而提高分析的准确性。

3. 决策质量：确保获取的数据更加准确，为决策提供可靠的参考依据，使得决策过程更为精准。

在物理层面上，结构化数据可以通过切片分段、打标签等方式存入向量数据库；逻辑层面上，原数据经过标注后形成清晰的关系网络；而在应用层面，则能够支持多维度的索引以及动态更新数据的能力。

常见的数据结构化类型包括问答类、制度类、流程类、合同类等。

数据结构化形式对比

• TXT 格式：TXT 文本具有纯净无干扰符号的特点，系统兼容性较强，通用性高。在轻量化处理场景下，占用 token 小，处理效率较高。

• Markdown 格式：如果 Markdown 文件的解析工具不够完善，其中的符号可能会成为干扰因素，导致语义理解错误率上升。此外，Markdown 保留格式会引入一些非关键特征，降低检索的相关性。因此，在多数 AI 场景中，优先选择清洗后的 TXT 格式。

Dify 工作流实战

为了实现数据结构化，您可以按照以下步骤准备并搭建 Dify 工作流：

1. 准备工作：准备好需要参考制作的文件，并确保已搭建好 Dify ex inference 环境（飞书作为可选组件）。

2. 创建工作流：

   • 定义起始点：输入文本名称、选择文件类型（如 PDF）、本地上传文件。
   • 创建文档提取器：将上传的 PDF 文件转换成纯文本。
   • 创建大语言模型节点：使用 DEVC 和 7B 模型，输入文档提取器的内容及提示词，让模型对内容进行结构化处理。
   • 如果需要集成飞书，创建飞书节点和结束节点：飞书节点负责输入文档名称和模型输出的内容，飞书节点和结束节点可以并行执行。

3. 运行工作流：输入文件名并上传规章制度文件，模型处理完成后，结果可以在结束节点查看，同时也会保存到飞书文档中。最终处理好的数据包含分段符、标签和具体内容，适用于构建知识库。