纯前端RAG:使用Transformers.js实现纯网页版RAG(一)

本文涉及的产品
检索分析服务 Elasticsearch 版,2核4GB开发者规格 1个月
实时计算 Flink 版,5000CU*H 3个月
智能开放搜索 OpenSearch行业算法版,1GB 20LCU 1个月
简介: 本文将分两部分教大家如何在网页中实现一个RAG系统,本文聚焦于深度搜索功能。通过浏览器端本地执行模型,可实现文本相似度计算和问答匹配,无需依赖服务器。RAG搜索基于高维向量空间,即使不完全匹配也能找到意义相近的结果。文中详细介绍了如何构建知识库、初始化配置、向量存储及相似度计算,并展示了实际应用效果。适用于列表搜索、功能导航、文档查询及表单填写等多种场景。

 我将使用两篇文章的篇幅,教大家如何实现一个在网页中运行的RAG系统。本文将其前一半功能:深度搜索。

通过这篇文章,你可以了解如何在网页中利用模型实现文本相似度计算、问答匹配功能,所有的推理都在浏览器端本地执行,无需依赖服务器。

RAG搜索与传统搜索的不同之处在于:它不再是关键字匹配,而且基于高维向量(768至数千维)空间的距离,所以匹配时不需要全词命中等。对一些说法不一样但意思一样的搜索有奇效,例如RAG搜索土豆可以得出马铃薯、洋芋相关的结果,因为它们的高纬空间距离很近

1 测试页面概述

以下是我创建的一个简单测试的HTML页面,核心功能包括用户输入问题,系统会基于预定义的问答库进行向量检索,并返回最相关的问题和答案:

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
  <head>
    <meta charset="UTF-8" />
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0" />
    <title>网页RAG</title>
  </head>
  <body>
    <div id="app">
      <div>
        <input type="text" id="question" />
        <button id="search">搜索</button>
      </div>
      <div id="info"></div>
    </div>
    <script type="module">
      import {
        pipeline,
        env,
        cos_sim,
      } from "https://cdn.jsdelivr.net/npm/@xenova/transformers@2.17.2/dist/transformers.min.js";
     env.remoteHost = "https://hf-mirror.com";
    </script>
  </body>
</html>

image.gif

2 核心功能解析

2.1 知识库

我们首先定义了一组预先设置好的问题和对应的正确答案,分别存储在questionsground_truth数组中。这个系统的工作原理是:用户输入的问题将与这些已知问题进行相似度匹配,找到最相似的问题,然后返回对应的答案。

const questions = [
        "洛基在征服地球的尝试中使用了什么神秘的物体?",
        "复仇者联盟的哪两名成员创造了奥创?",
        "灭霸如何实现了他在宇宙中消灭一半生命的计划?",
        "复仇者联盟用什么方法扭转了灭霸的行动?",
        "复仇者联盟的哪位成员牺牲了自己来打败灭霸?",
      ];
      const ground_truth = [
        "六角宝",
        "托尼·斯塔克(钢铁侠)和布鲁斯·班纳(绿巨人浩克)。",
        "通过使用六颗无限宝石",
        "通过时间旅行收集宝石。",
        "托尼·斯塔克(钢铁侠)",
      ];

image.gif

2.2 初始化配置-向量库+查询管道

const verctorStore = [];
      const task = "feature-extraction";
      const model = "Xenova/bge-base-zh-v1.5";
      const infoEl = document.getElementById("info");
      const pipe = pipeline(task, model, {
        progress_callback: (d) => {
          infoEl.innerHTML = JSON.stringify(d);
        },
      });

image.gif

transformers.js我已经在上一篇文章前端大模型入门:Transformer.js 和 Xenova进行了介绍,此次使用了Xenova/bge-base-zh-v1.5模型进行特征提取-词嵌入。

2.3 向量存储与构建

为了提高性能,我们在用户第一次查询时,将所有预定义问题的特征向量一次性生成并存储在verctorStore中。后续查询时,直接基于这些预生成的向量进行相似度计算。

const buildVector = async () => {
        if (!verctorStore.length) {
          const embedding = await pipe;
          const output = await embedding(questions, {
            pooling: "mean",
            normalize: true,
          });
          questions.forEach((q, i) => {
            verctorStore[i] = output[i];
          });
        }
      };

image.gif

2.4 相似度计算与答案匹配

当用户输入问题时,系统将问题向量化,并与存储的预定义问题向量进行余弦相似度(cosine similarity)计算。最后,返回得分最高的问题及其对应的答案。

const search = async () => {
        const embedding = await pipe;
        const question = document.getElementById("question").value;
        const [qVector] = await embedding([question], {
          pooling: "mean",
          normalize: true,
        });
        await buildVector();
        const scores = verctorStore.map((q, i) => {
          return {
            score: cos_sim(qVector.data, verctorStore[i].data),
            question: questions[i],
            index: i,
          };
        });
        const max = scores.reduce((a, b) => (a.score > b.score ? a : b));
        infoEl.innerHTML = JSON.stringify(`最相似问题:${max.question} - 答案:${ground_truth[max.index]}`);
      };
      document.querySelector("#search").onclick = search;

image.gif

2.5 效果测试

image.gif 编辑

3 网页端 RAG 应用场景

在浏览器内直接运行基于 RAG,能够大幅提高用户的交互体验,我们可以在用户的浏览器中实时执行自然语言处理任务,而不必依赖外部 API 或服务器。以下是一些适合网页端 RAG 模型应用的场景:

3.1 列表搜索和过滤

在许多现代网页应用中,用户往往需要在庞大的列表数据中找到自己感兴趣的条目。传统的搜索方式可能是基于关键词的匹配,但这对于一些复杂查询或上下文相关的搜索可能效果不佳。通过在浏览器中使用 RAG 模型,用户可以直接输入自然语言问题,系统可以检索并生成更符合语义的答案。例如:

  • 电商平台商品列表搜索:用户可以用自然语言提出复杂查询,比如“价格低于100美元的蓝色连衣裙”,RAG 模型能够根据查询生成符合条件的商品列表,并准确筛选出符合条件的商品。
  • 文件或文章列表的智能检索:在教育或工作环境中,用户可能需要从大量文件中找到特定信息,例如“找到包含人工智能技术应用的文章”。RAG 可以快速检索列表并为用户生成最相关的结果。

3.2 网页功能搜索和导航

对于复杂的网页或应用,用户在寻找某一特定功能时,可能很难记住具体的按钮位置或操作流程。通过使用 RAG,用户可以直接在搜索框中输入自然语言命令,模型会根据查询生成详细的功能位置或直接执行相应操作。例如:

  • 设置页面的功能搜索:用户可以在设置页面内输入“如何更改密码”或“开启暗黑模式”,RAG 模型可以快速定位到相关设置选项,甚至生成具体的操作步骤或自动跳转到对应功能页面。
  • 复杂 SaaS 系统的导航:在企业级 SaaS 系统中,功能模块繁多且设置复杂。用户可以通过自然语言查询,快速找到如何执行某个任务,例如“如何导出销售报告”或“查看上月的财务报表”,提高用户的操作效率。

3.3 文档或产品说明的智能查询

对于一些技术文档、产品说明书或者服务条款等长篇文字内容,用户通常需要花费较多时间来查找具体的信息。而通过在网页端集成 RAG 模型,用户可以直接提出问题,模型会从相关文档中检索出最相关的内容并生成精确的回答。例如:

  • 技术文档的问答:在开发者平台或在线帮助文档中,用户可以输入自然语言问题,如“如何在项目中集成 API”,RAG 模型可以立即生成与该问题相关的文档片段,并提供详细的操作指引。
  • 产品说明的快速解答:对于电子产品或软件产品的用户,可能会有具体功能或使用上的疑问。用户可以直接在产品页面输入问题,如“如何启用手写识别功能”,RAG 可以从产品说明书中检索并生成详细的使用说明。

3.4 智能表单填写助手

在许多应用场景中,用户需要填写复杂的表单,如申请表、注册表或调查问卷。通过 RAG 模型,可以为用户提供智能化的表单填写建议。用户可以输入自然语言描述,模型生成相应的表单字段内容,自动填充或提供填写建议。例如:

  • 在线申请表单:用户可以输入“我住在纽约,我的邮政编码是10001”,RAG 模型可以自动填写地址相关的表单字段,减少用户的手动操作。
  • 复杂调查问卷:在调查问卷中,RAG 模型可以根据用户提供的信息生成智能化建议,如“我想投资科技领域”,模型可以根据此生成相关的问卷选项或建议答案。

4 小结

通过阅读本文,相信你已经学会在浏览器端实现一个深度搜索功能,让用户不必严格按照某些格式等输入内容便能实现搜索、过滤等,尤其是文本多,大列表的场景。接下来的一章,我将会教你如何实现后部分的生成功能。

代码比较粗糙,但可以跑起来的,希望看完的你能够下载页面,自己修改一些内容参数等跑一跑哈~

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