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局限之言:
RAG(Retrieval-Augmented Generation)技术通过整合外部知识库与生成模型,有效解决了大模型在专业领域知识局限性的问题。传统知识库主要依赖纯文本嵌入实现语义搜索和内容检索,但在处理混合格式文档(如包含文本、图像、表格的 PDF)或长上下文内容时,传统方法常面临性能瓶颈。
Cohere Embed v4 的出现为这些挑战提供了创新解决方案。它具备多模态嵌入能力,能统一处理文本、图像等不同格式的文档,如 PDF 和演示幻灯片。同时,它支持高达 128K 的上下文长度,约 200 页,适合长文档处理。这些特性显著提升了 RAG 系统的性能和适用性,使其能够更好地应对多模态数据需求和复杂文档处理场景。
核心的原理:
Cohere Embed v4 是一款专为企业打造的多模态嵌入模型,于 2025 年 4 月 15 日正式发布 。它不仅支持文本、图像以及混合格式(如 PDF 和 PPT)的统一处理,还特别适用于需要处理复杂文档的企业级应用场景。
以下是它的核心亮点:
- 多模态能力:能够同时嵌入文本与图像内容,轻松应对包含多种元素的文档类型,例如报告、演示文稿和图文混排材料 。
- 超长上下文支持:最大支持 128K token 的上下文长度,相当于约 200 页文档内容,非常适合长篇幅资料的处理与分析 。
- 多语言覆盖:涵盖 100 多种语言,具备跨语言搜索能力,无需额外的语言识别或翻译流程即可实现全球化应用 。
- 企业级安全与效率优化:专为金融、医疗等对安全性要求高的行业设计,支持私有云或本地部署,同时提供压缩嵌入技术,可节省高达 83% 的存储开销 。
接下来,我们将对 Cohere Embed v4 进行实测,看看它在实际应用中的表现如何。由于嵌入模型本身主要用于语义表示,我们通常需要将其与大语言模型结合使用,比如搭配 Gemini Flash 2.5 来构建完整的 AI 应用流程 。
在我们构建的基于视觉的检索增强生成(RAG)系统中,Cohere Embed v4 和 Gemini Flash 2.5 各司其职,紧密协作,共同完成任务。
Cohere Embed v4 承担着检索的重任。它能够将图像和文本转化为向量表示(嵌入),凭借这些嵌入来搜寻与用户问题最为相关的图像。其多模态嵌入能力使其可以处理文本、图像、表格、图表等多种数据类型,生成统一的向量表示,从而在复杂文档(如 PDF 报告、演示文稿)中实现快速、准确的搜索。
Gemini Flash 2.5 则专注于生成环节。作为一款强大的视觉语言模型(VLM),它具备理解图像和文本的能力,并能依据它们生成答案。
Cohere Embed v4 和 Gemini Flash 2.5 如何协作完成任务的详细流程:
1. 图像嵌入:
首先,利用 Cohere Embed v4 对所有图像进行处理,生成对应的图像嵌入,并将其存储到向量数据库中。
2. 问题嵌入:
当用户提出一个问题时,Cohere Embed v4 会将这个问题转换为相应的嵌入表示,以便后续的检索操作。
3. 检索:
系统将用户问题的嵌入与已存储的图像嵌入进行相似度计算,从而找到与问题最相关的图像。
4. 答案生成:
将检索到的相关图像和用户的问题一起输入到 Gemini Flash 2.5 中。Gemini Flash 2.5 结合图像内容和问题,生成最终的答案。
通过这种协作方式,Cohere Embed v4 负责多模态数据的嵌入和检索,而 Gemini Flash 2.5 则负责基于检索结果生成高质量的回答,实现了高效且精准的任务完成。
概括来说,Cohere Embed v4 担当“信息侦查员”,精准定位与问题匹配的图像;Gemini Flash 2.5 则是“答案构造师”,依据找到的图像和问题输出答案。二者携手,打造出视觉版 RAG 系统,使用户能用日常语言提问,轻松提取图像里的信息。
实践操作:
pip install -q cohere
# Create the Cohere API client. Get your API key from cohere.comimport coherecohere_api_key = "<<YOUR_COHERE_KEY>>" #Replace with your Cohere API keyco = cohere.ClientV2(api_key=cohere_api_key)
到 Google AI Studio 为 Gemini 生成一个 API 密钥。然后,安装 Google 生成式 AI SDK。
pip install -q google-genai
from google import genaigemini_api_key = "<<YOUR_GEMINI_KEY>>" #Replace with your Gemini API keyclient = genai.Client(api_key=gemini_api_key)
import requestsimport osimport ioimport base64import PILimport tqdmimport timeimport numpy as np# Some helper functions to resize images and to convert them to base64 formatmax_pixels = 1568*1568 #Max resolution for images# Resize too large imagesdef resize_image(pil_image):org_width, org_height = pil_image.size# Resize image if too largeif org_width * org_height > max_pixels:scale_factor = (max_pixels / (org_width * org_height)) ** 0.5new_width = int(org_width * scale_factor)new_height = int(org_height * scale_factor)pil_image.thumbnail((new_width, new_height))# Convert images to a base64 string before sending it to the APIdef base64_from_image(img_path):pil_image = PIL.Image.open(img_path)img_format = pil_image.format if pil_image.format else "PNG"resize_image(pil_image)with io.BytesIO() as img_buffer:pil_image.save(img_buffer, format=img_format)img_buffer.seek(0)img_data = f"data:image/{img_format.lower()};base64,"+base64.b64encode(img_buffer.read()).decode("utf-8")return img_data# 图像列表,有本地的,也有网络的。images = {"test1.webp": "./img/test1.webp","test2.webp": "./img/test2.webp","test3.webp": "./img/test3.webp","tesla.png": "https://substackcdn.com/image/fetch/w_1456,c_limit,f_webp,q_auto:good,fl_progressive:steep/https%3A%2F%2Fsubstack-post-media.s3.amazonaws.com%2Fpublic%2Fimages%2Fbef936e6-3efa-43b3-88d7-7ec620cdb33b_2744x1539.png","netflix.png": "https://substackcdn.com/image/fetch/w_1456,c_limit,f_webp,q_auto:good,fl_progressive:steep/https%3A%2F%2Fsubstack-post-media.s3.amazonaws.com%2Fpublic%2Fimages%2F23bd84c9-5b62-4526-b467-3088e27e4193_2744x1539.png","nike.png": "https://substackcdn.com/image/fetch/w_1456,c_limit,f_webp,q_auto:good,fl_progressive:steep/https%3A%2F%2Fsubstack-post-media.s3.amazonaws.com%2Fpublic%2Fimages%2Fa5cd33ba-ae1a-42a8-a254-d85e690d9870_2741x1541.png","google.png": "https://substackcdn.com/image/fetch/f_auto,q_auto:good,fl_progressive:steep/https%3A%2F%2Fsubstack-post-media.s3.amazonaws.com%2Fpublic%2Fimages%2F395dd3b9-b38e-4d1f-91bc-d37b642ee920_2741x1541.png","accenture.png": "https://substackcdn.com/image/fetch/w_1456,c_limit,f_webp,q_auto:good,fl_progressive:steep/https%3A%2F%2Fsubstack-post-media.s3.amazonaws.com%2Fpublic%2Fimages%2F08b2227c-7dc8-49f7-b3c5-13cab5443ba6_2741x1541.png","tecent.png": "https://substackcdn.com/image/fetch/w_1456,c_limit,f_webp,q_auto:good,fl_progressive:steep/https%3A%2F%2Fsubstack-post-media.s3.amazonaws.com%2Fpublic%2Fimages%2F0ec8448c-c4d1-4aab-a8e9-2ddebe0c95fd_2741x1541.png"}# 下载图像并计算每张图像的嵌入img_folder = "img"os.makedirs(img_folder, exist_ok=True)img_paths = []doc_embeddings = []for name, url in tqdm.tqdm(images.items()):img_path = os.path.join(img_folder, name)img_paths.append(img_path)# Download the imageif not os.path.exists(img_path):response = requests.get(url)response.raise_for_status()with open(img_path, "wb") as fOut:fOut.write(response.content)# Get the base64 representation of the imageapi_input_document = {"content": [{"type": "image", "image": base64_from_image(img_path)},]}# Call the Embed v4.0 model with the image informationapi_response = co.embed(model="embed-v4.0",input_type="search_document",embedding_types=["float"],inputs=[api_input_document],)# Append the embedding to our doc_embeddings listemb = np.asarray(api_response.embeddings.float[0])doc_embeddings.append(emb)doc_embeddings = np.vstack(doc_embeddings)print("\n\nEmbeddings shape:", doc_embeddings.shape)
以下展示了一个基于视觉的 RAG(检索增强生成)的简单流程。
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首先执行 search():我们为问题计算嵌入向量。然后,我们可以使用该嵌入向量在我们预先嵌入的图像库中进行搜索,以找到最相关的图像,然后返回该图像。
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在 answer() 中,将问题和图像一起发送给 Gemini,以获得问题的最终答案。
# Search allows us to find relevant images for a given question using Cohere Embed v4def search(question, max_img_size=800):# Compute the embedding for the queryapi_response = co.embed(model="embed-v4.0",input_type="search_query",embedding_types=["float"],texts=[question],)query_emb = np.asarray(api_response.embeddings.float[0])# Compute cosine similaritiescos_sim_scores = np.dot(query_emb, doc_embeddings.T)# Get the most relevant imagetop_idx = np.argmax(cos_sim_scores)# Show the imagesprint("Question:", question)hit_img_path = img_paths[top_idx]print("Most relevant image:", hit_img_path)image = PIL.Image.open(hit_img_path)max_size = (max_img_size, max_img_size) # Adjust the size as neededimage.thumbnail(max_size)display(image)return hit_img_path# Answer the question based on the information from the image# Here we use Gemini 2.5 as powerful Vision-LLMdef answer(question, img_path):prompt = [f"""Answer the question based on the following image.Don't use markdown.Please provide enough context for your answer.Question: {question}""", PIL.Image.open(img_path)]response = client.models.generate_content(model="gemini-2.5-flash-preview-04-17",contents=prompt)answer = response.textprint("LLM Answer:", answer)
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