Python—使用LangCahin调用千帆大模型

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前言

LangChain就是一个 LLM 编程框架，你想开发一个基于 LLM 应用，需要什么组件它都有，直接使用就行；甚至针对常规的应用流程，它利用链(LangChain中Chain的由来)这个概念已经内置标准化方案了。

LangChain是一个用于开发由语言模型提供支持的应用程序的框架。它使应用程序能够：

• 数据感知：将语言模型连接到其他数据源
• 具有代理性质：允许语言模型与其环境交互

名称	网址
LangChain中文网	https://www.langchain.com.cn/
LangChain官网	https://www.langchain.com/
LangChain API文档地址	https://api.python.langchain.com/en/latest/langchain_api_reference.html#

环境：

名称	版本
Python	3.9
LangChain	0.1.0

一、安装LangChain

此次我安装的最新版为：0.1.0

pip install langchain
#安装qianfan
pip install qianfan

二、获取千帆API Key、Secret Key

• 登录百度云搜索进入千帆大模型控制台
• 没有应用则创建应用
• 获取APIKey、SecretKey
  

三、简单对话案例实现

调用千帆大模型，实现让大模型讲个故事

"""For basic init and call"""
import os

from langchain_community.chat_models import QianfanChatEndpoint
from langchain_core.messages import HumanMessage

os.environ["QIANFAN_AK"] = "API_KEY"
os.environ["QIANFAN_SK"] = "SECRET_KEY"

chat = QianfanChatEndpoint(
    streaming=True,
)
res = chat([HumanMessage(content="讲一个故事")])
print(res.content)

输出结果如下：

到此最简单的案例就已经实现了。

四、构建语言模型应用程序:LLM

LangChain 最基本的构建块是对某些输入调用 LLM。

让我们来看一个简单的例子。

我们假设我们正在构建一个基于公司产品生成公司名称的服务。

1.初始化模型

from langchain_community.llms import QianfanLLMEndpoint
os.environ["QIANFAN_AK"] = "API_KEY"
os.environ["QIANFAN_SK"] = "SECRET_KEY"
llm = QianfanLLMEndpoint(temperature=0.9)

2.LLM初始化和调用

import os
from langchain_community.llms import QianfanLLMEndpoint

os.environ["QIANFAN_AK"] = "API_KEY"
os.environ["QIANFAN_SK"] = "SECRET_KEY"

llm = QianfanLLMEndpoint(temperature=0.9)

text = "对于一家生产彩色袜子的公司来说，什么是一个好的公司名称?"
print(llm.invoke(text))

五、提示词模板（PromptTemplate）: 管理 LLM 的提示

调用 LLM 是很好的第一步，但这仅仅是个开始。

通常在应用程序中使用 LLM 时，不会将用户输入直接发送到 LLM。

相反，您可能接受用户输入并构造一个提示符，然后将其发送给 LLM。

例如，在前一个示例中，我们传入的文本被硬编码为询问一家生产彩色袜子的公司的名称。在这个虚构的服务中，我们希望只获取描述公司业务的用户输入，然后用这些信息格式化提示符。

1.定义提示模板

• ChatPromptTemplate:是聊天提示词模板
  ChatPromptTemplate文档地址

from langchain_core.prompts import ChatPromptTemplate

prompt = ChatPromptTemplate.from_messages(
    [
        ("user","我想去{location}旅游，能帮我简单介绍一下吗？")
    ]
)

2.组合 LLM 和提示词

import os
from langchain_community.llms import QianfanLLMEndpoint
from langchain_core.prompts import ChatPromptTemplate

os.environ["QIANFAN_AK"] = "API_KEY"
os.environ["QIANFAN_SK"] = "SECRET_KEY"

llm = QianfanLLMEndpoint(temperature=0.9)


prompt = ChatPromptTemplate.from_messages(
    [
        ("user","我想去{location}旅游，能帮我简单介绍一下吗？")
    ]
)

chat = prompt | llm
result = chat.invoke({"location": "海南"})
print(result)

3.组合输出解析器

ChatModel（因此，此链）的输出是一条消息。但是，使用字符串通常要方便得多。让我们添加一个简单的输出解析器，将聊天消息转换为字符串。

from langchain_core.output_parsers import StrOutputParser

output_parser = StrOutputParser()

我们现在可以将其添加到上一个链中：

chain = prompt | llm | output_parser

我们现在可以调用它并提出相同的问题。答案现在将是一个字符串（而不是 ChatMessage）。

六、信息检索链(Retrieval Chain)

实现目标：

提供一份文档，提出问题，在文档中检索出答案。我这里是提供了一个知乎-中国古代史-明朝的网址。

我们将从检索器中查找相关文档，然后将它们传递到提示中。 Retriever 可以由任何东西支持——SQL 表、互联网等——但在本例中，我们将填充一个向量存储并将其用作检索器。

1.加载索引数据

首先，我们需要加载要索引的数据：

from langchain_community.document_loaders import WebBaseLoader
WEB_URL = "https://zhuanlan.zhihu.com/p/85289282"
# 使用WebBaseLoader加载HTML
loader = WebBaseLoader(WEB_URL)
docs = loader.load()

2.存储向量数据

接下来，我们需要将其索引到向量存储中。

下载向量数据库Chroma

pip install chromadb

根据版本问题可能出现的问题：

问题：
Your system has an unsupported version of sqlite3. Chroma requires sqlite3 ＞= 3.35.0.

解决方案：
根据自己的操作系统在 SQLite Download Page 下载最新的sqlite包，解压后是"sqlite3.def"和"sqlite3.dll"两个文件。将这两个文件覆盖到 "python安装目录/DLLs"下即可。

然后我们可以构建我们的索引：

from langchain_community.vectorstores import Chroma
from langchain_community.embeddings import QianfanEmbeddingsEndpoint
from langchain.text_splitter import RecursiveCharacterTextSplitter
# 导入千帆向量模型
embeddings = QianfanEmbeddingsEndpoint()
# 导入递归字符文本分割器
text_splitter = RecursiveCharacterTextSplitter(chunk_size = 384, chunk_overlap = 0, separators=["\n\n", "\n", " ", "", "。", "，"])
# 导入文本
documents = text_splitter.split_documents(docs)
# 存入向量数据库
vector = Chroma.from_documents(documents, embeddings)

3.创建检索链传入问题

我们设置一个链，该链接受一个问题和检索到的文档并生成一个答案。

from langchain.chains.combine_documents import create_stuff_documents_chain
# 创建提示词模板
prompt = ChatPromptTemplate.from_template("""使用下面的语料来回答本模板最末尾的问题。如果你不知道问题的答案，直接回答 "我不知道"，禁止随意编造答案。
        为了保证答案尽可能简洁，你的回答必须不超过三句话，你的回答中不可以带有星号。
        请注意！在每次回答结束之后，你都必须接上 "感谢你的提问" 作为结束语
        以下是一对问题和答案的样例：
            请问：秦始皇的原名是什么
            秦始皇原名嬴政。感谢你的提问。
        
        以下是语料：

{context}


Question: {input}""")
#创建千帆LLM模型
llm = QianfanLLMEndpoint()
#创建检索链
document_chain = create_stuff_documents_chain(llm, prompt)

4.使用检索器动态选择最相关的文档并将其传递

from langchain.chains import create_retrieval_chain

retriever = vector.as_retriever()
retrieval_chain = create_retrieval_chain(retriever, document_chain)

5.完整代码及调用

import os
from langchain.chains import create_retrieval_chain
from langchain.chains.combine_documents import create_stuff_documents_chain
from langchain_community.document_loaders import WebBaseLoader
from langchain_community.embeddings import QianfanEmbeddingsEndpoint
from langchain_community.vectorstores import Chroma
from langchain.text_splitter import RecursiveCharacterTextSplitter
from langchain_core.prompts import ChatPromptTemplate
from langchain_community.llms import QianfanLLMEndpoint

os.environ["QIANFAN_AK"] = "API_KEY"
os.environ["QIANFAN_SK"] = "SECRET_KEY"

# 定义URL
WEB_URL = "https://zhuanlan.zhihu.com/p/85289282"
# 使用WebBaseLoader加载HTML
loader = WebBaseLoader(WEB_URL)
docs = loader.load()
# 导入千帆向量模型
embeddings = QianfanEmbeddingsEndpoint()
# 导入递归字符文本分割器
text_splitter = RecursiveCharacterTextSplitter(chunk_size = 384, chunk_overlap = 0, separators=["\n\n", "\n", " ", "", "。", "，"])
# 导入文本
documents = text_splitter.split_documents(docs)
# 存入向量数据库
vector = Chroma.from_documents(documents, embeddings)

# 创建提示词模板
prompt = ChatPromptTemplate.from_template("""使用下面的语料来回答本模板最末尾的问题。如果你不知道问题的答案，直接回答 "我不知道"，禁止随意编造答案。
        为了保证答案尽可能简洁，你的回答必须不超过三句话，你的回答中不可以带有星号。
        请注意！在每次回答结束之后，你都必须接上 "感谢你的提问" 作为结束语
        以下是一对问题和答案的样例：
            请问：秦始皇的原名是什么
            秦始皇原名嬴政。感谢你的提问。
        
        以下是语料：

{context}


Question: {input}""")
#创建千帆LLM模型
llm = QianfanLLMEndpoint()
#我们设置一个链，该链接受一个问题和检索到的文档并生成一个答案。
document_chain = create_stuff_documents_chain(llm, prompt)
#使用检索器动态选择最相关的文档并将其传递。
retriever = vector.as_retriever()
retrieval_chain = create_retrieval_chain(retriever, document_chain)
#调用这个链了。这将返回一个字典 - 来自 LLM 的响应在键中answer
response = retrieval_chain.invoke({
    "input": "朱元璋时期中国多少人口?"
})
print(response["answer"])

结果示例：

抱歉，我无法得知朱元璋时期中国具体的人口数量。不过，我可以告诉你，在明朝时期，中国的人口数量在历史上经历了巨大的变化。明朝初年，由于元朝末年的战乱和瘟疫，人口数量相对较少。然而，随着时间的推移，明朝政府实行了一系列轻徭薄赋的政策，促进了社会经济的恢复和发展，人口数量也逐渐增加。在明朝中后期，由于农业、手工业和商业的繁荣，中国的人口数量达到了历史高峰。

七、实现简单的聊天机器人

使用普通聊天模型，我们可以通过传递一个消息或使用ChatModel发送更多消息。

1.聊天模型将使用消息进行响应。

import os
from langchain.schema import HumanMessage, SystemMessage
from langchain_community.chat_models import QianfanChatEndpoint

os.environ["QIANFAN_AK"] = "API_KEY"
os.environ["QIANFAN_SK"] = "SECRET_KEY"

chat = QianfanChatEndpoint()
res = chat.invoke([
    HumanMessage(
        content="把这句话从中文翻译成英语:我喜欢编程。"
    )
])
print(res.content)

输出结果：I enjoy programming.

2.传入一个消息列表：

import os
from langchain.schema import HumanMessage, SystemMessage
from langchain_community.chat_models import QianfanChatEndpoint

os.environ["QIANFAN_AK"] = "API_KEY"
os.environ["QIANFAN_SK"] = "SECRET_KEY"

#使用默认的模型回答不正确，所以切换至模型：ERNIE-Bot-4
chat = QianfanChatEndpoint(model='ERNIE-Bot-4',temperature=0.8)
res = chat.invoke([
    SystemMessage(
        content="你是把中文翻译成英文的得力助手。"
    ),
    HumanMessage(content="我喜欢编程。"),
])
print(res.content)

输出结果：I enjoy programming.

3.使用ConversationChain记住过去的用户输入和模型输出

然后，我们可以将聊天模型包装在ConversationChain中，它有内置内存，用于记住过去的用户输入和模型输出。

import os
from langchain.schema import HumanMessage, SystemMessage
from langchain_community.chat_models import QianfanChatEndpoint
from langchain.chains import ConversationChain
 
os.environ["QIANFAN_AK"] = "API_KEY"
os.environ["QIANFAN_SK"] = "SECRET_KEY"

chat = QianfanChatEndpoint(model='ERNIE-Bot-4',temperature=0.8)
conversation = ConversationChain(llm=chat)
res = conversation.invoke({"input":"你是把中文翻译成英文的得力助手:我喜欢编程"})

print(res['response'])
#结果为： to English. Your sentence "我喜欢编程" translates to "I enjoy programming."

res2=conversation.invoke({"input":"把他翻译成德语"})
print(res2)
#结果为：将其翻译成德语为 "Ich genieße das Programmieren.

4.对话

我们通过ConversationBufferMemory可以指定我们的对话记录

此案例是指定对话记录，继续进行对话。

import os
from langchain_community.chat_models import QianfanChatEndpoint
from langchain.chains import LLMChain
from langchain.memory import ConversationBufferMemory
from langchain_core.prompts import ChatPromptTemplate, SystemMessagePromptTemplate, MessagesPlaceholder, \
    HumanMessagePromptTemplate

os.environ["QIANFAN_AK"] = "API_KEY"
os.environ["QIANFAN_SK"] = "SECRET_KEY"

chat = QianfanChatEndpoint(model='ERNIE-Bot-4', temperature=0.8)
prompt = ChatPromptTemplate.from_messages(
    [
        SystemMessagePromptTemplate.from_template(
            "你是一个聊天机器人"
        ),
        MessagesPlaceholder(variable_name="chat_history"),
        HumanMessagePromptTemplate.from_template("{question}")
    ]
)
memory = ConversationBufferMemory(memory_key="chat_history", return_messages=True)
memory.save_context({"input": "你好"}, {"output": "你好，请问有什么我可以帮助你的吗？"})
memory.save_context({"input": "把这句话从中文翻译成英语:我喜欢编程。"}, {"output": " I enjoy programming."})
conversation = LLMChain(llm=chat, prompt=prompt, verbose=True, memory=memory)

# 注意，我们只是传入了“question”变量——“chat_history”由内存填充
res = conversation.invoke({"question": "现在把这个句子译成德语。"})
print(res)

输出结果如下：

5.聊天检索

现在，假设我们想要与文档或其他知识来源聊天。

这是一个流行的用例，结合了聊天和文档检索。

它允许我们与模型没有训练过的特定信息进行聊天。

1)加载博客文章。

from langchain_community.document_loaders import WebBaseLoader
# 加载博客文章。
loader = WebBaseLoader("https://zhuanlan.zhihu.com/p/85289282")
data = loader.load()

2)将其拆分并存储在向量中

from langchain.text_splitter import RecursiveCharacterTextSplitter

text_splitter = RecursiveCharacterTextSplitter(chunk_size=500, chunk_overlap=0)
all_splits = text_splitter.split_documents(data)

from langchain_community.vectorstores import Chroma
from langchain_openai import OpenAIEmbeddings

vectorstore = Chroma.from_documents(documents=all_splits, embedding=OpenAIEmbeddings())

3)创建会话记忆

memory = ConversationSummaryMemory(
    llm=llm, memory_key="chat_history", return_messages=True
)

from langchain.chains import ConversationalRetrievalChain
from langchain_openai import ChatOpenAI

llm = ChatOpenAI()
retriever = vectorstore.as_retriever()
qa = ConversationalRetrievalChain.from_llm(llm, retriever=retriever, memory=memory)

4)整体代码示例

# 聊天检索
import os
from langchain_community.chat_models import QianfanChatEndpoint
from langchain.chains import ConversationChain, LLMChain, ConversationalRetrievalChain
from langchain.memory import ConversationBufferMemory, ConversationSummaryMemory
from langchain_community.embeddings import QianfanEmbeddingsEndpoint
from langchain_community.vectorstores import Chroma
from langchain_community.document_loaders import WebBaseLoader
from langchain.text_splitter import RecursiveCharacterTextSplitter

os.environ["QIANFAN_AK"] = "API_KEY"
os.environ["QIANFAN_SK"] = "SECRET_KEY"

# 加载博客文章。
loader = WebBaseLoader("https://zhuanlan.zhihu.com/p/85289282")
data = loader.load()
# 将其拆分并存储在向量中。
text_splitter = RecursiveCharacterTextSplitter(chunk_size=500, chunk_overlap=0)
all_splits = text_splitter.split_documents(data)
# 存储在向量中。
vectorstore = Chroma.from_documents(documents=all_splits, embedding=QianfanEmbeddingsEndpoint())
# 像以前一样创建我们的记忆，但是让我们使用 ConversationSummaryMemory
retriever = vectorstore.as_retriever()

chat = QianfanChatEndpoint(model='ERNIE-Bot-4', temperature=0.8)
memory = ConversationSummaryMemory(
    llm=chat, memory_key="chat_history", return_messages=True
)
qa = ConversationalRetrievalChain.from_llm(llm=chat, retriever=retriever, memory=memory)

res = qa.invoke(
    {"question": "请帮我出3个明朝的题目并给出答案"}
)
print(res["answer"])

结果：

总结

LangCahin框架功能非常强大，但是要注意版本问题。在LangChain0.1.0版本之后很多写法就变了。英文官网上也是只有部分更新的新的写法，老写法也依然支持但是已经不推荐使用了。后续还会持续学习，会继续更新更多用法。

存疑：由于是新手python选手，安装python环境直接使用最新的3.12版本装不上LangChain也换电脑试了还是不行被迫改为3.8或3.9。有懂的大佬可以评论讲解一下。

本文很多文案和代码示例都来源于官网(略有修改)，有一些文案翻译的不对凑活看吧。