超越传统搜索:探索基于GraphRAG的信息检索新范式

本文涉及的产品
实时计算 Flink 版,5000CU*H 3个月
检索分析服务 Elasticsearch 版,2核4GB开发者规格 1个月
实时数仓Hologres,5000CU*H 100GB 3个月
简介: 【10月更文挑战第10天】随着信息爆炸时代的到来,如何从海量的数据中快速准确地找到所需的信息成为了一个亟待解决的问题。传统的信息检索系统主要依赖于关键词匹配和文档排名算法来提供结果,但这种方法往往无法捕捉到数据间的复杂关系,也无法很好地理解用户的查询意图。近年来,一种新的信息检索方法——基于图的检索增强生成(Graph-based Retrieval-Augmented Generation, GraphRAG)应运而生,它通过结合知识图谱与机器学习技术,为信息检索带来了全新的视角。

随着信息爆炸时代的到来,如何从海量的数据中快速准确地找到所需的信息成为了一个亟待解决的问题。传统的信息检索系统主要依赖于关键词匹配和文档排名算法来提供结果,但这种方法往往无法捕捉到数据间的复杂关系,也无法很好地理解用户的查询意图。近年来,一种新的信息检索方法——基于图的检索增强生成(Graph-based Retrieval-Augmented Generation, GraphRAG)应运而生,它通过结合知识图谱与机器学习技术,为信息检索带来了全新的视角。
1111.png

什么是GraphRAG?

GraphRAG是一种将知识图谱与大型语言模型相结合的技术,旨在提高信息检索的质量和相关性。它不仅能够利用文本内容进行检索,还能理解和利用实体之间的语义关系,从而更精准地回答用户问题或完成复杂的推理任务。

核心概念

  • 知识图谱:以图形形式表示的知识库,其中节点代表实体,边代表实体间的关系。
  • 检索增强生成:结合了检索系统与生成模型的优点,能够在检索相关信息的同时生成自然语言响应。
  • 图结构:在GraphRAG中,通过构建图结构来表达数据点之间的联系,这有助于发现潜在的相关性和模式。

GraphRAG的工作原理

GraphRAG的工作流程大致可以分为以下几个步骤:

  1. 图谱构建:首先根据原始数据集创建一个知识图谱。
  2. 图谱嵌入:使用图神经网络等方法将图中的节点转化为向量表示。
  3. 查询解析:解析用户的查询,将其转换成可以在图上执行的操作。
  4. 路径检索:在图上查找满足查询条件的最短路径或子图。
  5. 响应生成:最后,利用检索到的信息及上下文生成最终的回答。

实践案例:构建基于GraphRAG的信息检索系统

接下来,我们将通过一个具体的例子来展示如何实现这样一个系统。假设我们要建立一个针对学术文献的问答系统。

准备环境

确保安装必要的库:

pip install neo4j pandas scikit-learn transformers torch

步骤一:创建知识图谱

这里我们使用Neo4j作为图数据库,并且假定已经有一个包含论文、作者及其引用关系的数据集。

from neo4j import GraphDatabase

# 连接到Neo4j数据库
driver = GraphDatabase.driver("bolt://localhost:7687", auth=("neo4j", "password"))

# 创建会话并插入示例数据
with driver.session() as session:
    session.run("""
        CREATE (a:Author {name: 'John Doe'})-[:WROTE]->(p1:Paper {title: 'Introduction to GraphRAG', year: 2023}),
               (b:Author {name: 'Jane Smith'})-[:WROTE]->(p2:Paper {title: 'Advanced Techniques in NLP', year: 2022}),
               (p1)-[:CITES]->(p2)
    """)

步骤二:图谱嵌入

我们可以使用GraphSAGE或其他图神经网络模型对图中的节点进行编码。

import torch
from dgl.nn.pytorch import SAGEConv

class GraphSAGE(torch.nn.Module):
    def __init__(self, in_feats, h_feats, num_classes):
        super(GraphSAGE, self).__init__()
        self.conv1 = SAGEConv(in_feats, h_feats, 'mean')
        self.conv2 = SAGEConv(h_feats, num_classes, 'mean')

    def forward(self, g, in_feat):
        h = self.conv1(g, in_feat)
        h = F.relu(h)
        h = self.conv2(g, h)
        return h

# 假设g是DGL图对象,features是节点特征
model = GraphSAGE(g.ndata['feat'].shape[1], 16, dataset.num_classes)

步骤三:查询解析与路径检索

为了简化演示,我们将直接编写Cypher查询来模拟这个过程。

def find_related_papers(session, author_name):
    result = session.run(
        """
        MATCH (a:Author {name: $author})-[:WROTE]->(p:Paper) 
        WITH p
        MATCH (p)-[:CITES*1..2]->(related:Paper)
        RETURN DISTINCT related.title AS title, related.year AS year
        ORDER BY related.year DESC
        """,
        {
   "author": author_name}
    )
    return [record for record in result]

# 使用上述函数获取某位作者相关的论文列表
papers = find_related_papers(driver.session(), "John Doe")
for paper in papers:
    print(paper["title"], paper["year"])

步骤四:响应生成

利用Hugging Face Transformers库中的预训练模型来生成自然语言回复。

from transformers import T5ForConditionalGeneration, T5Tokenizer

tokenizer = T5Tokenizer.from_pretrained('t5-small')
model = T5ForConditionalGeneration.from_pretrained('t5-small')

def generate_response(query, context):
    input_text = f"question: {query} context: {context}"
    inputs = tokenizer.encode(input_text, return_tensors='pt', max_length=512, truncation=True)
    outputs = model.generate(inputs, max_length=150, num_beams=4, early_stopping=True)
    response = tokenizer.decode(outputs[0], skip_special_tokens=True)
    return response

# 示例调用
response = generate_response("What are the key points of John Doe's recent work?", " ".join([f"{p['title']} ({p['year']})" for p in papers]))
print(response)

结论

通过上面的例子可以看出,基于GraphRAG的信息检索系统能够有效地整合结构化和非结构化的数据源,并通过深度学习技术提供更加丰富和准确的答案。这种新范式的出现标志着信息检索领域的一个重要进步,未来有望在更多场景下得到应用和发展。尽管目前还存在一些挑战,比如大规模图谱的高效处理以及模型的可解释性等问题,但随着研究和技术的进步,这些问题也将逐步得到解决。希望本文能为你提供关于GraphRAG技术的一些启发,并鼓励你进一步探索其在实际项目中的潜力。

目录
相关文章
|
机器学习/深度学习 自然语言处理 算法
自然语言处理算法与文档管理软件:提升搜索与分类效率的未来
如果想要让你的文档管理软件更智能、更易用,那就让我们聊一聊如何巧妙地应用自然语言处理(NLP)算法吧!这绝对是提升用户体验和工作效率的“绝佳利器”!下面是一些能帮你通过自然语言处理算法提升文档管理软件的搜索和分类效率的方法——
140 1
|
1月前
|
存储 自然语言处理 算法
“无”中生有:基于知识增强的RAG优化实践
本文作者基于自身在RAG技术领域长达半年的实践经验,分享了从初识RAG的潜力到面对实际应用挑战的心路历程,以及如何通过一系列优化措施逐步解决这些挑战的过程。
346 20
“无”中生有:基于知识增强的RAG优化实践
|
1月前
|
人工智能 自然语言处理 数据挖掘
RAG 系统高效检索提升秘籍:如何精准选择 BGE 智源、GTE 阿里与 Jina 等的嵌入与精排模型的完美搭配
RAG 系统高效检索提升秘籍:如何精准选择 BGE 智源、GTE 阿里与 Jina 等的嵌入与精排模型的完美搭配
RAG 系统高效检索提升秘籍:如何精准选择 BGE 智源、GTE 阿里与 Jina 等的嵌入与精排模型的完美搭配
|
5月前
|
机器学习/深度学习 人工智能 算法
没想到!AlphaZero式树搜索也能用来增强大语言模型推理与训练
【7月更文挑战第26天】Xidong Feng等研究人员提出了一项创新方法,通过采用AlphaZero式的树搜索算法来增强大语言模型(LLMs)的推理与训练能力。这项技术,称为TS-LLM(Tree-Search for LLMs),将LLMs的解码过程视为搜索问题,并运用AlphaZero的树搜索来指导这一过程。TS-LLM不仅提升了模型的通用性和适应性,还在多个任务中实现了显著的性能提升。此外,它能在训练阶段指导LLMs学习更优的解码策略。尽管如此,TS-LLM依赖于高质量的预训练LLM,并面临较高的计算成本挑战。[论文](https://arxiv.org/abs/2309.17179)
92 5
|
1月前
|
机器学习/深度学习 人工智能 缓存
最佳实践!使用 GraphRAG + GLM-4 对《红楼梦》全文构建中文增强检索
特别介绍`graphrag-practice-chinese`项目,这是一个针对中文优化的GraphRAG应用实例,通过改进文本切分策略、使用中文提示词及选择更适合中文的模型等手段,显著提升了处理中文内容的能力。项目不仅包括详细的搭建指南,还提供了《红楼梦》全文的索引构建与查询测试示例,非常适合个人学习和研究。
120 1
|
2月前
|
自然语言处理 数据可视化 数据挖掘
闭源与开源嵌入模型比较以及提升语义搜索效果的技术探讨
本文探讨了自然语言处理中嵌入技术的应用,重点在于语义搜索及聚类方法。通过对比不同规模的开源与闭源模型,文章展示了如何利用聚类技术过滤无关结果,提高搜索精度。实验结果显示,较小模型如mxbai在某些任务上表现优异,提示我们在追求高性能的同时不应忽视计算效率与成本效益。最后,文章还介绍了重新排序技术,进一步优化检索结果的相关性。
100 6
闭源与开源嵌入模型比较以及提升语义搜索效果的技术探讨
|
2月前
|
数据采集 自然语言处理 算法
实战RAG:构建基于检索增强的问答系统
【10月更文挑战第21天】在当今大数据时代,如何高效地从海量信息中获取所需知识,成为一个亟待解决的问题。检索增强的生成模型(Retrieval-Augmented Generation, RAG)应运而生,它结合了检索技术和生成模型的优点,旨在提高生成模型的回答质量和准确性。作为一名热衷于自然语言处理(NLP)领域的开发者,我有幸在多个项目中应用了RAG技术,并取得了不错的成效。本文将从我个人的实际经验出发,详细介绍如何使用RAG技术来构建一个问答系统,希望能够帮助那些已经对RAG有一定了解并希望将其应用于实际项目中的开发者们。
200 1
|
2月前
|
机器学习/深度学习 自然语言处理 自动驾驶
深度学习之常识知识库构建
基于深度学习的常识知识库构建是一项旨在自动化获取和组织广泛的常识性信息的技术,它通过深度学习模型从文本、图像、语音等多种数据源中提取出隐含的常识知识,并构建一个可以被机器理解和应用的知识库。
61 4
|
3月前
|
机器学习/深度学习 算法 数据处理
深度学习之多模态信息检索
基于深度学习的多模态信息检索(Multimodal Information Retrieval, MMIR)是指利用深度学习技术,从包含多种模态(如文本、图像、视频、音频等)的数据集中检索出满足用户查询意图的相关信息。
122 5
|
5月前
|
机器学习/深度学习 算法 文件存储
使用Python实现深度学习模型:神经架构搜索与自动机器学习
【7月更文挑战第5天】 使用Python实现深度学习模型:神经架构搜索与自动机器学习
88 2
下一篇
DataWorks