深入探讨RAG核心范式

        踏上深入探讨RAG 核心范式之旅,解密其关键要点,挖掘潜在价值。”

       大型语言模型(LLMs)已经成为我们生活和工作的一部分,它们以惊人的多功能性和智能化改变了我们与信息的互动方式。

然而,尽管它们的能力令人印象深刻,但它们并非无懈可击。这些模型可能会产生误导性的“幻觉”,依赖的信息可能过时,处理特定知识时效率不高,缺乏专业领域的深度洞察,同时在推理能力上也有所欠缺。

在现实世界的应用中,数据需要不断更新以反映最新的发展,生成的内容必须是透明可追溯的,以便控制成本并保护数据隐私。因此,简单依赖于这些“黑盒” 模型是不够的,我们需要更精细的解决方案来满足这些复杂的需求。

正是在这样的背景下,检索增强生成技术(Retrieval-Augmented Generation,RAG)应时而生,成为 AI 时代的一大趋势。

RAG 通过在语言模型生成答案之前,先从广泛的文档数据库中检索相关信息,然后利用这些信息来引导生成过程,极大地提升了内容的准确性和相关性。RAG 有效地缓解了幻觉问题,提高了知识更新的速度,并增强了内容生成的可追溯性,使得大型语言模型在实际应用中变得更加实用和可信。RAG 的出现无疑是人工智能研究领域最激动人心的进展之一。

本篇综述将带你全面了解RAG,深入探讨其核心范式、关键技术及未来趋势,为读者和实践者提供对大型模型以及 RAG 的深入和系统的认识,同时阐述检索增强技术的最新进展和关键挑战。

1、RAG 是什么?

一个典型的RAG 案例如图所示。如果我们向 ChatGPT 询问 OpenAI CEO Sam Atlman 在短短几天内突然解雇随后又被复职的事情。由于受到预训练数据的限制,缺乏对最近事件的知识,ChatGPT 则表示无法回答。RAG 则通过从外部知识库检索最新的文档摘录来解决这一差距。

在这个例子中,它获取了一系列与询问相关的新闻文章。这些文章,连同最初的问题,随后被合并成一个丰富的提示,使ChatGPT 能够综合出一个有根据的回应。

2、RAG 技术范式发展

       RAG 的概念首次于 2020 年被提出,随后进入高速发展。RAG 技术的演进历程如图所示,相关研究进展可以明确地划分为数个关键阶段。在早期的预训练阶段,研究的焦点集中在如何通过预训练模型注入额外的知识,以此增强语言模型的能力。

随着ChatGPT 的面世,对于运用大型模型进行深层次上下文学习的兴趣激增,这推动了 RAG 技术在研究领域的快速发展。随着 LLMs 的潜力被进一步开发,旨在提升模型的可控性并满足不断演变的需求,RAG 的研究逐渐聚焦于增强推理能力,并且也探索了在微调过程中的各种改进方法。

特别是随着GPT-4 的发布,RAG 技术经历了一次深刻的变革。研究重点开始转移至一种新的融合 RAG 和微调策略的方法,并且持续关注对预训练方法的优化。

在RAG 的技术发展过程中,我们从技术范式角度,将其总结成如下几个阶段:

朴素(Naive RAG):

前文案例中展示了经典的RAG 流程,也被称为 Naive RAG。主要包括包括三个基本步骤:

1. 索引 — 将文档库分割成较短的 Chunk,并通过编码器构建向量索引。

2. 检索 — 根据问题和 chunks 的相似度检索相关文档片段。

3. 生成 — 以检索到的上下文为条件,生成问题的回答。

进阶的RAG(Advanced RAG):

Naive RAG 在检索质量、响应生成质量以及增强过程中存在多个挑战。Advanced RAG 范式随后被提出,并在数据索引、检索前和检索后都进行了额外处理。

通过更精细的数据清洗、设计文档结构和添加元数据等方法提升文本的一致性、准确性和检索效率。在检索前阶段则可以使用问题的重写、路由和扩充等方式对齐问题和文档块之间的语义差异。在检索后阶段则可以通过将检索出来的文档库进行重排序避免“Lost in the Middle ” 现象的发生。或是通过上下文筛选与压缩的方式缩短窗口长度。

模块化RAG(Modular RAG):

随着RAG 技术的进一步发展和演变,新的技术突破了传统的 Naive RAG 检索 — 生成框架,基于此我们提出模块化 RAG 的概念。在结构上它更加自由的和灵活,引入了更多的具体功能模块,例如查询搜索引擎、融合多个回答。技术上将检索与微调、强化学习等技术融合。流程上也对 RAG 模块之间进行设计和编排,出现了多种的 RAG 模式。

然而,模块化RAG 并不是突然出现的,三个范式之间是继承与发展的关系。Advanced RAG 是 Modular RAG 的一种特例形式,而 Naive RAG 则是 Advanced RAG 的一种特例。

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