facebook Faiss的基本使用示例(逐步深入）

针对上一篇文章，安装完毕之后，可以对faiss进行基本的案例学习，具体步骤如下：

step1：构造实验数据

step2：为向量集构建IndexFlatL2索引，它是最简单的索引类型，只执行强力L2距离搜索

step3：进行简单的k-近邻搜索

结果如下：

 

NOTE：

 

1.程序输出为查询向量的最近邻的4个向量的索引

 

2.在机器上执行上述搜索需要约3.3秒。

step4：加快搜索速度

 

方法：

通过使用IndexIVFFlat索引，将数据集分割成多个，我们在d维空间中定义Voronoi单元，每个数据库向量落在其中一个单元格中。在搜索时，只有查询x所在的单元格中包含的数据库向量y和几个相邻的数据库向量y与查询向量进行比较。

 

搜索方法有两个参数：nlist（单元格数），nprobe（执行搜索访问的单元格数（nlist以外））

对于nprobe = 1，结果如下：

结果和上面的强力搜索类似，但是不同（见上文）。这是因为一些结果不在完全相同的Voronoi细胞。因此，访问更多的单元格可能是有用的。

设置nprobe = 10，结果如下：

这是正确的结果。

但注意：在这种情况下获得完美的结果只是数据分布的一个假象，因为它在x轴上有一个强大的组件，这使得它更容易处理。nprobe参数始终是调整速度和结果精度之间权衡的一种方式。设置nprobe = nlist给出与强力搜索相同的结果（但较慢）。

  

step5：进一步缩小存储空间

 

我们看到的索引IndexFlatL2和IndexIVFFlat都存储完整的向量。 为了扩展到非常大的数据集，Faiss提供了基于产品量化器的有损压缩来压缩存储的向量的变体。压缩的方法基于乘积量化。

结果如下：

我们可以观察到最近的邻居被正确地找到（它是矢量ID本身），但是向量自身的估计距离不是0，尽管它远远低于与其他邻居的距离。这是由于有损压缩。

 

另外搜索真实查询时，虽然结果大多是错误的，但是它们在正确的空间区域，而对于真实数据，情况更好，因为：

1.统一数据很难进行索引，因为没有规律性可以被利用来聚集或降低维度

2. 对于自然数据，语义最近邻居往往比不相关的结果更接近。