【AI】什么是Rag技术

RAG（Retrieval-Augmented Generation）技术是一种将检索与生成相结合的人工智能技术，在自然语言处理领域有着广泛应用。以下是对其介绍、实现方法及原理的详细说明：

技术介绍

RAG 技术旨在通过检索外部知识源来增强语言模型的生成能力，使模型能够生成更准确、更有针对性的回答。它将传统的基于预训练语言模型的生成方法与信息检索技术相结合，在生成文本时，不仅依赖于模型自身的参数知识，还会从外部知识库或文档集合中检索相关信息，并将其融入到生成过程中。这样可以有效解决语言模型在回答一些需要特定领域知识或最新信息的问题时可能出现的不准确或不全面的情况，提高模型的性能和实用性。

实现方法

数据准备

收集文档：从各种来源收集大量的文本数据，这些数据可以是网页、新闻文章、学术论文、百科知识等，构成一个庞大的文档库。
文档预处理：对收集到的文档进行清洗、分词、标注等预处理操作，以便后续的索引和检索。例如，去除文档中的噪声信息、特殊字符，将文本转换为统一的格式，并对每个单词或短语进行标注，以便识别其词性、命名实体等信息。

索引构建

词汇表创建：根据预处理后的文档，创建一个包含所有唯一单词或短语的词汇表。这个词汇表将作为索引的基础，用于快速定位文档中的相关信息。
倒排索引建立：倒排索引是 RAG 技术中常用的索引结构。它将每个单词或短语与其在文档中的出现位置、频率等信息关联起来。通过倒排索引，可以快速检索出包含特定关键词的所有文档，以及这些关键词在文档中的具体位置和上下文信息。

检索模型

向量空间模型：将文档和查询都表示为向量空间中的向量，通过计算向量之间的相似度来衡量文档与查询的相关性。常用的相似度度量方法有余弦相似度、欧式距离等。例如，将每个文档表示为一个词袋向量，向量的每个维度对应词汇表中的一个单词，其值表示该单词在文档中的出现频率或权重。查询也被转换为类似的向量，然后计算查询向量与文档向量之间的相似度，得分越高的文档表示与查询越相关。
BM25 算法：这是一种经典的信息检索算法，它考虑了单词在文档中的出现频率、文档的长度以及整个文档集合中单词的分布情况等因素，来计算文档与查询的相关性得分。BM25 算法在处理短文本查询和大规模文档集合时具有较好的性能和效率。

生成模型

基于预训练语言模型：使用预训练的语言模型，如 GPT、BERT 等，作为生成文本的基础。这些预训练语言模型在大规模语料上进行训练，学习到了丰富的语言知识和语义表示。在 RAG 技术中，将检索到的相关信息作为输入，结合预训练语言模型的参数，生成最终的回答文本。
微调与融合：可以根据具体的任务和数据集，对预训练语言模型进行微调，使其更好地适应特定领域或任务的需求。同时，将检索到的信息与语言模型的输入进行融合，例如将检索到的文档片段作为额外的上下文信息添加到输入序列中，让语言模型在生成回答时能够充分考虑这些相关信息。

实现原理

检索原理

关键词匹配：根据用户输入的问题或查询语句，提取其中的关键词。然后在索引中查找包含这些关键词的文档，通过倒排索引可以快速定位到相关文档的列表。
相关性排序：对检索到的文档进行相关性排序，根据文档与查询的相似度得分，将最相关的文档排在前面。相似度计算方法基于上述的检索模型，综合考虑关键词的匹配程度、词频、文档长度等因素，以确定文档与查询之间的相关性。

生成原理

语义理解与融合：预训练语言模型在接收到输入文本（包括检索到的相关信息和问题本身）后，会对其进行语义理解和编码。通过多层神经网络结构，将文本映射到一个低维向量空间中，提取出文本的语义特征。检索到的信息在这里起到了补充和增强语义的作用，帮助语言模型更好地理解问题的背景和上下文，从而生成更准确的回答。
序列生成：基于语言模型的生成机制，从编码后的语义向量中生成目标文本序列。通常采用自回归的方式，逐个生成单词或字符，根据已生成的部分预测下一个可能的单词或字符，直到生成完整的回答文本。在生成过程中，语言模型会根据其学习到的语言模式和语义知识，结合检索到的相关信息，来确定每个位置上最可能的单词或短语。

通过 RAG 技术的检索和生成两个关键步骤的协同工作，可以利用外部知识源来提高语言模型生成文本的质量和准确性，使其能够更好地回答各种复杂的问题，为用户提供更有价值的信息。