NVIDIA 大模型 RAG 分享笔记

大语言模型在垂直领域落地的三个挑战：

• 数据是有一定范围的。大量的数据在一定的时间内训练完成的。确定数据对于基础模型是有一定的范围的。对专业领域，垂直领域的应用场景来说，知识是不够全面的。是缺乏专业的知识的。
• 数据有时间限制的。知识更新迭代快，给的回答可能过时
• 幻觉

RAG 是一种解决的 pipeline.

什么是 RAG以及为什么能解决大预言模型所带来的的这三个问题

RAG对于大语言模型来说类比于开卷考试。

三个步骤

• Retriveal
• Augmentation: 增强的 prompt
  • 增强的上下文是有理有据的，减少幻觉
• 参数化的知识，结合传入的数据，生成

技术

• 非参数化的技术：数据库的部分
• 预训练的参数化部分
  • 基础大语言模型的选择
  • 部署平台的选择，提升用户的体验

RAG 不是一项技术而是整体的 Pipeline

非参数化 ：数据库部分

加载到数据库中

准备好数据，需要放进数据库中的数据类型

• Documents Loader

  • langchain 或其他工具提供的加载方式进行数据加载
  • 数据本身可能涉及到一些冗余重复的文字，比如统一的公司后缀：这是一个关于。。。之类的文档。。。声明之类，在放进数据库之前，应该统一进行清洗处理。
    
  • Chunk
    因为大语言模型对于输入的窗口是有一定的限制的，不能太大。这取决于基础模型在本身的训练过程中或者它的 attention 机制。那么我们在分 chunk 的时候可以有不同的选择。可以用固定大小的chunk，也可以用动态的，动态的是指用一些标志来作为一个分割，比如一个段落按回车符分或者一个完整的句子按句号分，就是尽可能划分为有意义的分块。
    针对纯文本，可以增加重叠部分。好处是有一个承上启下的作用，给到模型的时候会附带逻辑。
    

• Embedding Model

  • 一般是一个 encoder model.
  • 可能需要加prompt，才能达到比较好的检索效果
    

• Vector Database

  • 是否支持分布式部署
  • 是否支持需要的索引方式等
    

检索阶段

应用上线之后，真的来了问题，需要把问题转换成向量，去向量空间里面去做一个近似性搜索，找到相关文档进行返回。

• Database Search
  • precision：检出的文档是否是问题相关的上下文
  • recall: 和问题相关的文档是否全部检出，只返回一两个可能无法提升rag整体效果
    所以如何提高 similarity search 返回整体的精度也是非常重要的一点。
    
    如何采用技术来提升相似性的精确度和准确度。

一个好的向量数据会把含义相近的上下文放在一起，区分单纯的关键词匹配。
索引一般采用的是 ANN 算法。

提升检索效率的技术

分为检索前、检索中、检索后三个阶段，看可以采用的技术。

检索前：对query做处理

use query routing

借助 LLM 的能力，可以理解成有一个小小的 LLM agent，拿到用户的问题之后，会去看问题属于哪一类。
比如会在数据库中建立两类索引，一类是和总结相关的，另外的索引就是常规的明细介绍。如果发现问题是和总结相关的，小agent就应该说你应该去 summay index 里面去做检索。

Query transformations

借助 LLM 的技术，对 query 做一个转换

• 重写问题。问题问得不好，LLM 重写一个问题再去向量数据库中检索
• HyDE， 先不用 RAG 这样的增强方式，就让这个问题直接到大语言模型产生一个答案。然后把问题和答案同时送到向量数据库中去做检索
• 将复杂问题做拆解，拆解之后再进行检索

Sentence-window retrieval & Auto-merge retriveal

chunk 如果太大, 向量表示可能隐藏掉相关文本的语义。
使用从小到大的技术。

• 使用小的chunk 去生成 embedding vector。
  但是因为chunk比较小，给到大语言模型的上下文是不足够的，让后就使用 “大”（to big）
  • Sentence-window retrieval ： 把每个句子都去生成一个多维向量，检索的时候是精确检索到了句子，为了提高上下文的丰富性，可以把前5个句子，后5个句子同时送到大语言模型中做一个上下文的增强。
  • Auto-merge retriveal：采用树型的存储结构，比如知道一个段落产生了这个 vector, 知道段落属于哪个小节，属于哪章节。检索完小的段落之后，可以找到它的父节点，可以把小节的内容，更丰富的内容送进大模型中去做生成。这样就能够保证检索的精度，同时保证上下文够丰富，能够生成符合我们预期的内容。
    

检索中

hybrid： 混合的检索方式 keyword+embedddings.
把 keyword 加到 query 里面，做一个精确的检索？具体做法？

检索后

Re-ranker

这个是比较重要的，也是建议刚开始建立原型的话也可以去采用的一个技术.

相似性搜索后，和相关不是百分百对应的。检索出来的上下文不一定是相关的。可以再用一个另外一个小型的模型，输入是用户的问题以及检索出来的文档，去看问题和文档的相关性。
再去做一个排序，做一个二级检索。二级检索的时候就要对前面的检索进行一定的调整。（应该只是对第一轮检索做了一个相关性过滤）
第一轮，检索100个或30个，re-ranker 后用 top5, 放进大语言模型做生成

Meta-data filtering

存储时可以把作者存入
检索时可以增加作者这个元数据去做二次过滤，去提升检索效果

Prompt Compression

大语言模型有 window 限制， 找到的 chunk，尽管用了一些方法，但是还是存在一些噪声，和query不太相关，但是却不太能把它删除。
再借助另一个语言模型，把增强型的prompt再进行一个压缩，把有用的信息增强，把不相关的信息减弱。

总结

参数化的部分：模型的选择和部署

模型：适合场景的模型，比如代码类，问答类会有对应的模型
部署：低延迟、高吞吐率。是否支撑换模型。

评价

在产品阶段不是一蹴而就，需要多次迭代。需要看实践是否满足需求。如何评价整个 RAG 流程的工作效率是非常重要的一环。

• RAGAS
• truelens
• standford ARES

不同的评估标准的指标都不一样，对标准的计算公式也不太一样，难度也不同，按需选择。

NVIDIA 提供的 RAG 端到端解决方案

embedding model

nvidia text qa embedding model

RAPIDS RAFT 加强的index

提升检索速度
GPU 加速的 ANN 索引

大语言基础模型

部署框架 TensorRT-LLM

NeMo Guardrails

为输出提供围栏？具体没说，已经开源，可以查看文档。
已经开源，可以查看文档

Evaluating RAG Pipeline

RAGAS: Evaluation framework for your Retrieval Augmented Generation (RAG) pipelines

RAG Pipeline Samples in NVIDIA

NVIDIA/GenerativeAIExamples

借助于RAG-Copilot 如何提升工作效率

Example: ChipNemo
一个借助于RAG制造芯片的例子。里面是结合了RAG和微调两种技术。
Custom tokenizers| Domain-adaptive continued pretraining |
Supervised fine-tuning (SFT) with domain-specific instructions | domain-adapted retrieval models.

RAG 技术和微调技术的比较

高级 RAG

NVIDIA 的加持