使用CLIP和LLM构建多模态RAG系统

简介: 在本文中我们将探讨使用开源大型语言多模态模型(Large Language Multi-Modal)构建检索增强生成(RAG)系统。本文的重点是在不依赖LangChain或LLlama index的情况下实现这一目标,这样可以避免更多的框架依赖。

什么是RAG

在人工智能领域,检索增强生成(retrieve - augmented Generation, RAG)作为一种变革性技术改进了大型语言模型(Large Language Models)的能力。从本质上讲,RAG通过允许模型从外部源动态检索实时信息来增强AI响应的特异性。

该体系结构将生成能力与动态检索过程无缝结合,使人工智能能够适应不同领域中不断变化的信息。与微调和再训练不同,RAG提供了一种经济高效的解决方案,允许人工智能在不改变整个模型的情况下能够得到最新和相关的信息。

RAG的作用

1、提高准确性和可靠性:

通过将大型语言模型(llm)重定向到权威的知识来源来解决它们的不可预测性。降低了提供虚假或过时信息的风险,确保更准确和可靠的反应。

2、增加透明度和信任:

像LLM这样的生成式人工智能模型往往缺乏透明度,这使得人们很难相信它们的输出。RAG通过允许组织对生成的文本输出有更大的控制,解决了对偏差、可靠性和遵从性的关注。

3、减轻幻觉:

LLM容易产生幻觉反应——连贯但不准确或捏造的信息。RAG通过确保响应以权威来源为基础,减少关键部门误导性建议的风险。

4、具有成本效益的适应性:

RAG提供了一种经济有效的方法来提高AI输出,而不需要广泛的再训练/微调。可以通过根据需要动态获取特定细节来保持最新和相关的信息,确保人工智能对不断变化的信息的适应性。

多模式模态模型

多模态涉及有多个输入,并将其结合成单个输出,以CLIP为例:CLIP的训练数据是文本-图像对,通过对比学习,模型能够学习到文本-图像对的匹配关系。

该模型为表示相同事物的不同输入生成相同(非常相似)的嵌入向量。

多模

态大型语言(multi-modal large language)

GPT4v和Gemini vision就是探索集成了各种数据类型(包括图像、文本、语言、音频等)的多模态语言模型(MLLM)。虽然像GPT-3、BERT和RoBERTa这样的大型语言模型(llm)在基于文本的任务中表现出色,但它们在理解和处理其他数据类型方面面临挑战。为了解决这一限制,多模态模型结合了不同的模态,从而能够更全面地理解不同的数据。

多模态大语言模型它超越了传统的基于文本的方法。以GPT-4为例,这些模型可以无缝地处理各种数据类型,包括图像和文本,从而更全面地理解信息。

与RAG相结合

这里我们将使用Clip嵌入图像和文本,将这些嵌入存储在ChromDB矢量数据库中。然后将利用大模型根据检索到的信息参与用户聊天会话。

我们将使用来自Kaggle的图片和维基百科的信息来创建一个花卉专家聊天机器人

首先我们安装软件包:

 ! pip install -q timm einops wikipedia chromadb open_clip_torch
 !pip install -q transformers==4.36.0
 !pip install -q bitsandbytes==0.41.3 accelerate==0.25.0

预处理数据的步骤很简单只是把图像和文本放在一个文件夹里

可以随意使用任何矢量数据库,这里我们使用ChromaDB。

 import chromadb

 from chromadb.utils.embedding_functions import OpenCLIPEmbeddingFunction
 from chromadb.utils.data_loaders import ImageLoader
 from chromadb.config import Settings


 client = chromadb.PersistentClient(path="DB")

 embedding_function = OpenCLIPEmbeddingFunction()
 image_loader = ImageLoader() # must be if you reads from URIs

ChromaDB需要自定义嵌入函数

 from chromadb import Documents, EmbeddingFunction, Embeddings

 class MyEmbeddingFunction(EmbeddingFunction):
     def __call__(self, input: Documents) -> Embeddings:
         # embed the documents somehow or images
         return embeddings

这里将创建2个集合,一个用于文本,另一个用于图像

 collection_images = client.create_collection(
     name='multimodal_collection_images', 
     embedding_function=embedding_function, 
     data_loader=image_loader)

 collection_text = client.create_collection(
     name='multimodal_collection_text', 
     embedding_function=embedding_function, 
     )

 # Get the Images
 IMAGE_FOLDER = '/kaggle/working/all_data'


 image_uris = sorted([os.path.join(IMAGE_FOLDER, image_name) for image_name in os.listdir(IMAGE_FOLDER) if not image_name.endswith('.txt')])
 ids = [str(i) for i in range(len(image_uris))]

 collection_images.add(ids=ids, uris=image_uris) #now we have the images collection

对于Clip,我们可以像这样使用文本检索图像

 from matplotlib import pyplot as plt

 retrieved = collection_images.query(query_texts=["tulip"], include=['data'], n_results=3)
 for img in retrieved['data'][0]:
     plt.imshow(img)
     plt.axis("off")
     plt.show()

也可以使用图像检索相关的图像

文本集合如下所示

 # now the text DB
 from chromadb.utils import embedding_functions
 default_ef = embedding_functions.DefaultEmbeddingFunction()

 text_pth = sorted([os.path.join(IMAGE_FOLDER, image_name) for image_name in os.listdir(IMAGE_FOLDER) if image_name.endswith('.txt')])

 list_of_text = []
 for text in text_pth:
     with open(text, 'r') as f:
         text = f.read()
         list_of_text.append(text)

 ids_txt_list = ['id'+str(i) for i in range(len(list_of_text))]
 ids_txt_list

 collection_text.add(
     documents = list_of_text,
     ids =ids_txt_list
 )

然后使用上面的文本集合获取嵌入

 results = collection_text.query(
     query_texts=["What is the bellflower?"],
     n_results=1
 )

 results

结果如下:

 {'ids': [['id0']],
  'distances': [[0.6072186183744086]],
  'metadatas': [[None]],
  'embeddings': None,
  'documents': [['Campanula () is the type genus of the Campanulaceae family of flowering plants. Campanula are commonly known as bellflowers and take both their common and scientific names from the bell-shaped flowers—campanula is Latin for "little bell".\nThe genus includes over 500 species and several subspecies, distributed across the temperate and subtropical regions of the Northern Hemisphere, with centers of diversity in the Mediterranean region, Balkans, Caucasus and mountains of western Asia. The range also extends into mountains in tropical regions of Asia and Africa.\nThe species include annual, biennial and perennial plants, and vary in habit from dwarf arctic and alpine species under 5 cm high, to large temperate grassland and woodland species growing to 2 metres (6 ft 7 in) tall.']],
  'uris': None,
  'data': None}

或使用图片获取文本

 query_image = '/kaggle/input/flowers/flowers/rose/00f6e89a2f949f8165d5222955a5a37d.jpg'
 raw_image = Image.open(query_image)

 doc = collection_text.query(
     query_embeddings=embedding_function(query_image),

     n_results=1,

 )['documents'][0][0]

上图的结果如下:

 A rose is either a woody perennial flowering plant of the genus Rosa (), in the family Rosaceae (), or the flower it bears. There are over three hundred species and tens of thousands of cultivars. They form a group  of plants that can be erect shrubs, climbing, or trailing, with stems  that are often armed with sharp prickles. Their flowers vary in size and shape and are usually large and showy, in colours ranging from white  through yellows and reds. Most species are native to Asia, with smaller  numbers native to Europe, North America, and northwestern Africa.  Species, cultivars and hybrids are all widely grown for their beauty and often are fragrant. Roses have acquired cultural significance in many  societies. Rose plants range in size from compact, miniature roses, to  climbers that can reach seven meters in height. Different species  hybridize easily, and this has been used in the development of the wide  range of garden roses.

这样我们就完成了文本和图像的匹配工作,其实这里都是CLIP的工作,下面我们开始加入LLM。

 from huggingface_hub import hf_hub_download

 hf_hub_download(repo_id="visheratin/LLaVA-3b", filename="configuration_llava.py", local_dir="./", force_download=True)
 hf_hub_download(repo_id="visheratin/LLaVA-3b", filename="configuration_phi.py", local_dir="./", force_download=True)
 hf_hub_download(repo_id="visheratin/LLaVA-3b", filename="modeling_llava.py", local_dir="./", force_download=True)
 hf_hub_download(repo_id="visheratin/LLaVA-3b", filename="modeling_phi.py", local_dir="./", force_download=True)
 hf_hub_download(repo_id="visheratin/LLaVA-3b", filename="processing_llava.py", local_dir="./", force_download=True)

我们是用visheratin/LLaVA-3b

 from modeling_llava import LlavaForConditionalGeneration
 import torch

 model = LlavaForConditionalGeneration.from_pretrained("visheratin/LLaVA-3b")
 model = model.to("cuda")

加载tokenizer

 from transformers import AutoTokenizer

 tokenizer = AutoTokenizer.from_pretrained("visheratin/LLaVA-3b")

然后定义处理器,方便我们以后调用

 from processing_llava import LlavaProcessor, OpenCLIPImageProcessor

 image_processor = OpenCLIPImageProcessor(model.config.preprocess_config)
 processor = LlavaProcessor(image_processor, tokenizer)

下面就可以直接使用了

 question = 'Answer with organized answers: What type of rose is in the picture? Mention some of its characteristics and how to take care of it ?'

 query_image = '/kaggle/input/flowers/flowers/rose/00f6e89a2f949f8165d5222955a5a37d.jpg'
 raw_image = Image.open(query_image)

 doc = collection_text.query(
     query_embeddings=embedding_function(query_image),

     n_results=1,

 )['documents'][0][0]

 plt.imshow(raw_image)
 plt.show()
 imgs = collection_images.query(query_uris=query_image, include=['data'], n_results=3)
 for img in imgs['data'][0][1:]:
     plt.imshow(img)
     plt.axis("off")
     plt.show()

得到的结果如下:

结果还包含了我们需要的大部分信息

这样我们整合就完成了,最后就是创建聊天模板,

 prompt = """<|im_start|>system
 A chat between a curious human and an artificial intelligence assistant.
 The assistant is an exprt in flowers , and gives helpful, detailed, and polite answers to the human's questions.
 The assistant does not hallucinate and pays very close attention to the details.<|im_end|>
 <|im_start|>user
 <image>
 {question} Use the following article as an answer source. Do not write outside its scope unless you find your answer better {article} if you thin your answer is better add it after document.<|im_end|>
 <|im_start|>assistant
 """.format(question='question', article=doc)

如何创建聊天过程我们这里就不详细介绍了,完整代码在这里:

https://avoid.overfit.cn/post/c2d8059cc5c145a48acb5ecb8890dc0e

作者:Ahmed Haytham

目录
相关文章
|
10月前
|
人工智能 安全 开发工具
C3仓库AI代码门禁通用实践:基于Qwen3-Coder+RAG的代码评审
本文介绍基于Qwen3-Coder、RAG与Iflow在C3级代码仓库落地LLM代码评审的实践,实现AI辅助人工评审。通过CI流水线自动触发,结合私域知识库与生产代码同仓管理,已成功拦截数十次高危缺陷,显著提升评审效率与质量,具备向各类代码门禁平台复用推广的价值。(239字)
1778 24
|
10月前
|
机器学习/深度学习 人工智能 索引
RAG 切片利器 LumberChunker 是如何智能地把文档切割成 LLM 爱吃的块
RAG 里的文档应该怎么切割比较好呢?按固定的字符数或词数?按句?按段落?加个重叠窗口?还是 ...
462 1
RAG 切片利器 LumberChunker 是如何智能地把文档切割成 LLM 爱吃的块
|
10月前
|
缓存 物联网 PyTorch
使用TensorRT LLM构建和运行Qwen模型
本文档介绍如何在单GPU和单节点多GPU上使用TensorRT LLM构建和运行Qwen模型,涵盖模型转换、引擎构建、量化推理及LoRA微调等操作,并提供详细的代码示例与支持矩阵。
2683 2
|
10月前
|
人工智能 自然语言处理 数据库
RAG:打破大模型的知识壁垒
RAG:打破大模型的知识壁垒
539 113
|
10月前
|
Web App开发 人工智能 自然语言处理
利用Playwright MCP与LLM构建复杂的工作流与AI智能体
本文介绍如何通过Playwright MCP与大语言模型(LLM)结合,构建智能AI代理与自动化工作流。Playwright MCP基于Model Context Protocol,打通LLM与浏览器自动化的能力,实现自然语言驱动的网页操作。涵盖环境配置、核心组件、智能任务规划、自适应执行及电商采集、自动化测试等实战应用,助力高效构建鲁棒性强、可扩展的AI自动化系统。
|
10月前
|
存储 人工智能 NoSQL
AI大模型应用实践 八:如何通过RAG数据库实现大模型的私有化定制与优化
RAG技术通过融合外部知识库与大模型,实现知识动态更新与私有化定制,解决大模型知识固化、幻觉及数据安全难题。本文详解RAG原理、数据库选型(向量库、图库、知识图谱、混合架构)及应用场景,助力企业高效构建安全、可解释的智能系统。
|
10月前
|
数据采集 存储 自然语言处理
113_数据收集:Common Crawl过滤与高质量LLM训练数据构建
在大型语言模型(LLM)的训练过程中,数据质量直接决定了模型的性能上限。即使拥有最先进的模型架构和训练算法,如果没有高质量的训练数据,也难以训练出优秀的语言模型。Common Crawl作为目前互联网上最大的公开网络爬虫数据集之一,为LLM训练提供了宝贵的资源。然而,从原始的Common Crawl数据中提取高质量的训练素材并非易事,需要经过严格的过滤和清洗。本文将全面探讨Common Crawl数据集的特性、过滤策略的设计原则、以及2025年最新的过滤技术,为构建高质量的LLM训练语料提供系统指导。
1333 0
|
10月前
|
Prometheus 监控 Cloud Native
72_监控仪表盘:构建LLM开发环境的实时观测系统
在2025年的大模型(LLM)开发实践中,实时监控已成为确保模型训练效率和生产部署稳定性的关键环节。与传统软件开发不同,LLM项目面临着独特的监控挑战
662 0
|
10月前
|
监控 数据可视化 测试技术
16_LLM交互式调试:用Streamlit构建可视化工具
在大语言模型(LLM)的应用开发过程中,调试一直是一个复杂且具有挑战性的任务。传统的调试方法往往依赖于静态日志、断点调试和反复的命令行交互,这种方式在处理LLM这类黑盒模型时显得尤为低效。随着2025年LLM技术的普及和应用场景的多样化,开发人员迫切需要一种更加直观、高效的调试方式。
858 0
|
10月前
|
监控 安全 Docker
10_大模型开发环境:从零搭建你的LLM应用平台
在2025年,大语言模型(LLM)已经成为AI应用开发的核心基础设施。无论是企业级应用、科研项目还是个人创新,拥有一个高效、稳定、可扩展的LLM开发环境都至关重要。
1238 0