芯耀
68
隨著大語言模型（LLM）在各個(gè)行業(yè)的廣泛應(yīng)用，我們不斷面對(duì)一個(gè)挑戰(zhàn)：如何確保語言模型的回答不僅僅依賴于它的訓(xùn)練數(shù)據(jù)，還能靈活地訪問外部的、最新的知識(shí)庫。檢索增強(qiáng)生成（Retrieval-Augmented Generation，簡(jiǎn)稱RAG）正是為了解決這個(gè)問題而應(yīng)運(yùn)而生的技術(shù)架構(gòu)。本文將詳細(xì)介紹RAG的核心定義、技術(shù)框架、應(yīng)用場(chǎng)景、與相似技術(shù)的區(qū)別，以及它如何為AI系統(tǒng)帶來更高效、更智能的答案生成能力。
01、什么是RAG？
Retrieval-Augmented Generation（RAG） 是一種將信息檢索（Retrieval）與自然語言生成（Generation）結(jié)合的AI架構(gòu)。在這個(gè)架構(gòu)中，系統(tǒng)首先從外部知識(shí)庫中檢索與用戶問題相關(guān)的文本片段，然后利用這些檢索到的信息與用戶輸入一起，輔助大語言模型（LLM）生成更加準(zhǔn)確、豐富、實(shí)時(shí)的答案。
RAG的核心思想是將外部知識(shí)源與生成能力結(jié)合，從而彌補(bǔ)傳統(tǒng)語言模型在回答時(shí)效性強(qiáng)或需要專業(yè)知識(shí)的問題時(shí)的局限性。
簡(jiǎn)單來說，RAG就像一個(gè)“查資料再作答”的系統(tǒng)，它不僅能找到相關(guān)信息，還能用這些信息生成一個(gè)清晰的答案。
通俗解釋：
可以把RAG想象成一個(gè)聰明的“開卷考”助手：普通的語言模型（比如GPT）回答問題，就像閉卷考試——只能憑記憶回答，很容易忘記細(xì)節(jié)或者記錯(cuò)。而RAG系統(tǒng)則是開卷考試——它遇到不會(huì)的問題，會(huì)先去查找自己的資料庫（比如電子書、筆記、文件夾），找出幾段最相關(guān)的內(nèi)容，然后邊看資料邊作答。這樣答案不僅更準(zhǔn)確，還能引用新知識(shí)，不會(huì)憑空胡說。
簡(jiǎn)而言之，RAG讓大模型不再死記硬背，而是學(xué)會(huì)“查了資料再回答”！
RAG模型的最大優(yōu)勢(shì)之一就是解決了“幻覺”問題。傳統(tǒng)的語言模型可能會(huì)憑空編造信息，尤其是在面對(duì)不熟悉或未見過的內(nèi)容時(shí)。通過引入外部知識(shí)源，RAG大大提高了生成答案的準(zhǔn)確性與可靠性。
RAG解決“幻覺”的原理：
引入外部知識(shí)，彌補(bǔ)模型不足： 通過檢索外部知識(shí)，RAG模型不再僅僅依賴于自身有限的訓(xùn)練數(shù)據(jù)，而是能夠獲取最新的、更專業(yè)的、更全面的信息，從而避免因?yàn)橹R(shí)不足而編造答案。
提供生成依據(jù)，提高可靠性： 生成模塊在生成答案時(shí)，是“看著”檢索到的相關(guān)信息進(jìn)行的，這就像“開卷考試”一樣，答案有據(jù)可依，大大降低了模型憑空想象的可能性。
減少不確定性，提升準(zhǔn)確度： 檢索過程相當(dāng)于為生成過程提供了一個(gè)“錨點(diǎn)”或者“指導(dǎo)”，使得生成的答案更加貼合事實(shí)，減少了模型自由發(fā)揮的空間，從而提高了答案的準(zhǔn)確性。
通俗解釋：
想象一下，你問一個(gè)普通的語言模型：“最新的iPhone 17有什么新功能？” 如果它的訓(xùn)練數(shù)據(jù)中沒有相關(guān)信息，它可能會(huì)根據(jù)以往的iPhone型號(hào)和對(duì)科技的理解，猜測(cè)一些“可能”的新功能，但這很可能是錯(cuò)誤的。
而一個(gè)RAG模型在回答這個(gè)問題時(shí)，會(huì)先去搜索最新的科技新聞、蘋果官方信息或者相關(guān)評(píng)測(cè)文章（外部知識(shí)庫）。這就像開卷考試時(shí)，你不是憑空猜測(cè)答案，而是去查找最新的資料。 然后，它會(huì)基于搜索到的真實(shí)信息，例如“iPhone 17采用了全新的A30芯片，升級(jí)了攝像頭系統(tǒng)，并首次使用了鈦合金邊框”，來生成答案。這樣生成的答案就是有依據(jù)、更準(zhǔn)確、更可靠的，而不是模型自己“幻想”出來的。
因此，RAG模型通過引入外部知識(shí)源，讓大語言模型在回答問題時(shí)能夠“有據(jù)可查”，從而顯著降低了生成不真實(shí)、不準(zhǔn)確信息的風(fēng)險(xiǎn)，有效地解決了困擾傳統(tǒng)語言模型的“幻覺”問題，使其在需要事實(shí)性回答的場(chǎng)景中更加可靠。
02、RAG的技術(shù)框架
RAG系統(tǒng)主要由兩個(gè)核心模塊組成：檢索模塊和生成模塊。這兩個(gè)模塊共同完成兩個(gè)關(guān)鍵步驟：查資料和生成答案。
RAG系統(tǒng)構(gòu)成
檢索模塊
檢索模塊就像是一個(gè)查資料的助手。當(dāng)你提出問題時(shí)，它會(huì)從龐大的文檔庫中尋找最相關(guān)的信息。它通過三種不同的方式來查找這些資料：
稀疏檢索：就像你在書里用關(guān)鍵詞快速找到相關(guān)的章節(jié)。簡(jiǎn)單直接，通過匹配關(guān)鍵詞來定位相關(guān)內(nèi)容，但它不太能理解語境和深層的語義。
稠密檢索：這種方式把文檔和問題轉(zhuǎn)化成向量（數(shù)字表示）。通過計(jì)算這些數(shù)字的相似度，找到與問題最匹配的內(nèi)容。稠密檢索能更好地理解問題的語境和復(fù)雜含義，適用于復(fù)雜的查詢。
混合檢索：結(jié)合了稀疏和稠密檢索的優(yōu)點(diǎn)，既能利用關(guān)鍵詞匹配，也能通過向量計(jì)算提升檢索效果。這樣可以同時(shí)保證速度和準(zhǔn)確性。
生成模塊
一旦檢索模塊找到了相關(guān)的資料，生成模塊就會(huì)把這些資料和你的問題一起送給一個(gè)大語言生成模型（例如GPT）。生成模塊的任務(wù)是將這些檢索到的信息與用戶的問題結(jié)合，生成一個(gè)準(zhǔn)確、自然的答案。這個(gè)過程就像你查閱了參考書后，基于找到的資料寫出自己的答案。
流程概述
1. 用戶輸入問題：用戶提出一個(gè)問題，系統(tǒng)開始工作。
2. 檢索模塊查找資料：檢索模塊從龐大的文檔庫中找到與問題最相關(guān)的資料。
3. 生成模塊生成答案：生成模塊將這些找到的資料與用戶的問題結(jié)合，生成一個(gè)完整、準(zhǔn)確的答案。
概括來說，RAG系統(tǒng)的工作流程可以簡(jiǎn)化為兩步：首先，檢索模塊從文檔庫中找出與問題相關(guān)的資料；然后，生成模塊根據(jù)這些資料和問題生成一個(gè)精確、流暢的答案。通過這種方式，RAG系統(tǒng)不僅能夠提供基于知識(shí)的準(zhǔn)確答案，還能確保生成的內(nèi)容符合用戶的需求。
03、RAG的應(yīng)用場(chǎng)景及實(shí)現(xiàn)方式
RAG系統(tǒng)通過結(jié)合強(qiáng)大的信息檢索和生成能力，在多個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。它的應(yīng)用場(chǎng)景廣泛，并在不同領(lǐng)域提供了高效且精準(zhǔn)的解決方案。
RAG的應(yīng)用場(chǎng)景舉例
企業(yè)智能問答系統(tǒng)：在許多企業(yè)中，員工和客戶常常需要快速獲取與業(yè)務(wù)相關(guān)的答案。RAG系統(tǒng)通過結(jié)合強(qiáng)大的檢索和生成能力，提供精準(zhǔn)和高效的答案。它能夠從企業(yè)內(nèi)部文檔或知識(shí)庫中檢索信息，并生成實(shí)時(shí)的業(yè)務(wù)支持回答。通過這種方式，員工和客戶能迅速得到所需的解答，提高工作效率和客戶滿意度。
法律與醫(yī)療領(lǐng)域問答：法律和醫(yī)療領(lǐng)域?qū)卮鸬臏?zhǔn)確性和合規(guī)性要求極高。RAG系統(tǒng)能夠通過結(jié)合實(shí)時(shí)更新的法律條文或醫(yī)學(xué)指南，生成符合行業(yè)規(guī)范的專業(yè)性回答。例如，在法律領(lǐng)域，律師可以通過RAG系統(tǒng)快速查找最新的法律條文，并生成合規(guī)的法律意見；在醫(yī)療領(lǐng)域，醫(yī)生可以獲得最新的醫(yī)學(xué)研究成果或治療指南，幫助他們做出更精準(zhǔn)的決策。
個(gè)性化推薦：RAG系統(tǒng)能夠根據(jù)用戶的歷史行為數(shù)據(jù)，如瀏覽記錄、購買歷史或興趣偏好，生成個(gè)性化的推薦內(nèi)容。例如，在電商平臺(tái)中，RAG系統(tǒng)可以根據(jù)用戶的瀏覽或購買記錄推薦商品，從而提升用戶體驗(yàn)并提高轉(zhuǎn)化率。個(gè)性化推薦的精準(zhǔn)性和實(shí)時(shí)性是RAG系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)之一。
教育與學(xué)習(xí)輔導(dǎo)：RAG可以幫助學(xué)生通過檢索教材、參考書籍和在線資源，生成詳細(xì)且個(gè)性化的學(xué)習(xí)回答。例如，學(xué)生可以通過輸入問題，系統(tǒng)會(huì)從教材或網(wǎng)絡(luò)資源中檢索相關(guān)資料并生成答復(fù)，幫助學(xué)生理解課本內(nèi)容。對(duì)于復(fù)雜的學(xué)科問題，RAG能夠提供深入講解并即時(shí)解答，大大提升學(xué)習(xí)效率。
復(fù)雜決策支持：在金融、保險(xiǎn)等行業(yè)，RAG系統(tǒng)通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析生成決策支持報(bào)告。它能夠結(jié)合市場(chǎng)數(shù)據(jù)、行業(yè)報(bào)告等信息，生成精準(zhǔn)的分析報(bào)告，幫助決策者做出更合適的決策。例如，投資經(jīng)理可利用RAG系統(tǒng)生成投資組合分析報(bào)告，幫助他們?cè)趧?dòng)態(tài)的市場(chǎng)環(huán)境中做出快速反應(yīng)。
RAG的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式
在實(shí)際落地過程中，RAG系統(tǒng)通常與以下幾個(gè)要素結(jié)合，確保其高效工作：
與大語言模型的結(jié)合：RAG系統(tǒng)通過結(jié)合強(qiáng)大的預(yù)訓(xùn)練語言模型，生成流暢自然的回答。語言模型是核心驅(qū)動(dòng)力，能夠理解和生成自然語言。它為RAG系統(tǒng)提供了深度的語境理解和流暢的輸出，使得生成的答案不僅準(zhǔn)確且具有可讀性。
與知識(shí)庫的結(jié)合：RAG需要訪問高質(zhì)量的知識(shí)庫，無論是企業(yè)內(nèi)部的文檔庫、法律和醫(yī)療的專業(yè)資料，還是其他行業(yè)特定的數(shù)據(jù)庫。知識(shí)庫的質(zhì)量和更新頻率直接影響檢索模塊的效果。實(shí)時(shí)更新的知識(shí)庫確保RAG能夠根據(jù)最新的數(shù)據(jù)提供精準(zhǔn)的回答。
系統(tǒng)集成與定制化：RAG系統(tǒng)需要與現(xiàn)有的業(yè)務(wù)平臺(tái)進(jìn)行無縫集成，確保能夠高效地獲取和處理數(shù)據(jù)。這通常通過API接口實(shí)現(xiàn)，方便將RAG系統(tǒng)與客戶的業(yè)務(wù)系統(tǒng)（如CRM、ERP等）結(jié)合。根據(jù)不同行業(yè)的需求，RAG系統(tǒng)可能需要進(jìn)行定制化開發(fā)，提升檢索效果和生成的回答質(zhì)量。例如，醫(yī)療行業(yè)可能需要定制與最新醫(yī)學(xué)指南的匹配，而電商平臺(tái)則需要優(yōu)化與商品信息的關(guān)聯(lián)。
持續(xù)訓(xùn)練與優(yōu)化：RAG系統(tǒng)的效果隨著時(shí)間和數(shù)據(jù)的積累會(huì)不斷提高。通過持續(xù)的訓(xùn)練和優(yōu)化，系統(tǒng)能夠不斷適應(yīng)新的數(shù)據(jù)和變化的需求。系統(tǒng)需要從實(shí)際使用中學(xué)習(xí)，優(yōu)化檢索模塊和生成模塊，確保始終能夠提供高質(zhì)量的答案和支持。這一過程通常涉及模型更新、數(shù)據(jù)反饋和技術(shù)迭代。
通過這些技術(shù)實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用落地方式，RAG系統(tǒng)能夠在多個(gè)領(lǐng)域中高效地工作，幫助企業(yè)和用戶解決實(shí)際問題，提升工作效率和決策質(zhì)量。
04、RAG與相似技術(shù)的對(duì)比
RAG是一種結(jié)合檢索和生成的技術(shù)，能夠在提供自然語言回答時(shí)，首先檢索相關(guān)的信息，然后根據(jù)這些信息生成高質(zhì)量的答案。與其相似的技術(shù)包括傳統(tǒng)的生成式模型（如GPT系列）和基于規(guī)則的問答系統(tǒng)。以下是RAG與這些技術(shù)的主要區(qū)別：
生成式模型（如GPT系列）：生成式模型，如GPT系列，依賴于海量的訓(xùn)練數(shù)據(jù)和預(yù)訓(xùn)練模型來生成答案。這類模型基于生成的概率計(jì)算，在沒有外部知識(shí)檢索的情況下生成答案。它們的優(yōu)勢(shì)在于生成高質(zhì)量的文本和對(duì)話，但可能存在生成的信息過時(shí)或不準(zhǔn)確的風(fēng)險(xiǎn)。與RAG不同，GPT系列不進(jìn)行實(shí)時(shí)信息檢索，而是基于其已有的知識(shí)生成回答。
基于規(guī)則的問答系統(tǒng)：基于規(guī)則的問答系統(tǒng)使用固定的規(guī)則和模式來回答特定問題。它們通常依賴于手動(dòng)定義的規(guī)則和數(shù)據(jù)庫，適用于結(jié)構(gòu)化的信息查詢。相比之下，RAG系統(tǒng)通過結(jié)合檢索模塊和大語言模型的生成能力，不僅能夠處理結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，還能適應(yīng)更加開放和復(fù)雜的查詢，并生成自然語言答案。基于規(guī)則的系統(tǒng)的靈活性和適應(yīng)性較低，而RAG則能夠處理多樣化且復(fù)雜的查詢。
傳統(tǒng)檢索系統(tǒng)：傳統(tǒng)的檢索系統(tǒng)（如搜索引擎）通過關(guān)鍵詞匹配來查找相關(guān)文檔，輸出的信息通常是原始的、未經(jīng)處理的文本。雖然這類系統(tǒng)可以有效地提供相關(guān)內(nèi)容，但它們?nèi)狈ι珊涂偨Y(jié)的能力。而RAG系統(tǒng)不僅能進(jìn)行信息檢索，還能對(duì)檢索到的內(nèi)容進(jìn)行理解，并根據(jù)上下文生成自然流暢的回答。
RAG與相似技術(shù)對(duì)比表
05、RAG技術(shù)當(dāng)前面臨的挑戰(zhàn)與未來發(fā)展方向
盡管RAG技術(shù)在許多領(lǐng)域展現(xiàn)了強(qiáng)大的應(yīng)用潛力，但其發(fā)展和實(shí)際應(yīng)用中仍面臨一些挑戰(zhàn)。
當(dāng)前挑戰(zhàn)
知識(shí)庫更新與維護(hù)： RAG系統(tǒng)依賴于高質(zhì)量的知識(shí)庫來進(jìn)行信息檢索，因此，知識(shí)庫的更新頻率和維護(hù)質(zhì)量對(duì)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和時(shí)效性至關(guān)重要。許多領(lǐng)域，如醫(yī)療、法律和金融，信息更新迅速，傳統(tǒng)的知識(shí)庫更新方法可能無法跟上變化的步伐，導(dǎo)致系統(tǒng)提供的回答存在滯后或過時(shí)的問題。
檢索準(zhǔn)確性與生成質(zhì)量的平衡：RAG系統(tǒng)的效能高度依賴于檢索模塊的準(zhǔn)確性。如果檢索到的信息不相關(guān)或質(zhì)量較差，生成模塊將難以提供精確的回答。如何平衡檢索模塊和生成模塊的合作，確保檢索到的信息既相關(guān)又高質(zhì)量，是目前的一個(gè)挑戰(zhàn)。
長文本和復(fù)雜問題的處理能力：目前的RAG系統(tǒng)在處理長文本和復(fù)雜問題時(shí)可能會(huì)遇到困難。檢索模塊往往需要在大規(guī)模的文檔中找到相關(guān)信息，而生成模塊則需要處理更加復(fù)雜的上下文，生成既符合語法又合理的答案。這對(duì)于生成高質(zhì)量的長篇回答或復(fù)雜問題的解答是一大挑戰(zhàn)。
計(jì)算和存儲(chǔ)資源的需求：RAG系統(tǒng)涉及大規(guī)模的模型和知識(shí)庫，特別是在需要處理實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和多個(gè)領(lǐng)域信息時(shí)，系統(tǒng)對(duì)計(jì)算和存儲(chǔ)資源的需求較高。尤其是對(duì)于小型企業(yè)或資源有限的應(yīng)用場(chǎng)景，如何降低硬件成本，提高系統(tǒng)的效率，仍是一個(gè)重要問題。
可解釋性和透明性：目前，RAG系統(tǒng)的生成過程和決策過程仍然缺乏足夠的可解釋性。在很多應(yīng)用場(chǎng)景下，尤其是法律、醫(yī)療等敏感領(lǐng)域，用戶和專家可能需要理解系統(tǒng)是如何得出結(jié)論的。然而，由于深度學(xué)習(xí)模型的“黑箱”特性，RAG系統(tǒng)的可解釋性仍是一個(gè)難題。
偏差和公平性問題：由于RAG系統(tǒng)通常依賴于大量的歷史數(shù)據(jù)和文獻(xiàn)，可能會(huì)受到數(shù)據(jù)偏差的影響。尤其是對(duì)于某些特定領(lǐng)域或群體，系統(tǒng)生成的答案可能反映出社會(huì)偏見或數(shù)據(jù)不平衡的問題。這種偏差不僅影響系統(tǒng)的公平性，也可能導(dǎo)致錯(cuò)誤或有害的輸出。
未來發(fā)展方向
知識(shí)庫的動(dòng)態(tài)更新與自適應(yīng)學(xué)習(xí)： 為了提高RAG系統(tǒng)的時(shí)效性和準(zhǔn)確性，未來的技術(shù)發(fā)展將重點(diǎn)放在如何動(dòng)態(tài)更新知識(shí)庫以及增強(qiáng)系統(tǒng)自適應(yīng)學(xué)習(xí)的能力上。自動(dòng)化更新技術(shù)、持續(xù)學(xué)習(xí)機(jī)制將使RAG系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)接入最新的信息，確保生成的答案總是與時(shí)俱進(jìn)。
跨領(lǐng)域知識(shí)的整合：RAG系統(tǒng)能夠處理多個(gè)領(lǐng)域的問答，但跨領(lǐng)域的知識(shí)整合仍是一個(gè)挑戰(zhàn)。未來，RAG技術(shù)將越來越傾向于開發(fā)跨領(lǐng)域的多模態(tài)知識(shí)庫，能夠集成不同來源的數(shù)據(jù)，如文本、圖片、音頻等，來生成更加全面、準(zhǔn)確的答案。
增強(qiáng)的多模態(tài)能力：隨著技術(shù)的發(fā)展，RAG系統(tǒng)的未來不僅僅局限于文本信息的檢索和生成，還將擴(kuò)展到多模態(tài)輸入輸出。比如，通過圖像、語音等多種輸入形式，RAG能夠生成更加多樣化和靈活的輸出，進(jìn)一步提升用戶體驗(yàn)和應(yīng)用場(chǎng)景的廣度。
低資源環(huán)境中的優(yōu)化：隨著技術(shù)的普及和應(yīng)用，如何將RAG系統(tǒng)的計(jì)算需求降到最低，將是未來的一個(gè)重要研究方向。通過精簡(jiǎn)模型、采用高效的硬件加速技術(shù)和優(yōu)化算法，RAG系統(tǒng)能夠在低資源環(huán)境中高效運(yùn)行，為更多的用戶和企業(yè)帶來實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值。
可解釋性和透明度的提升：面對(duì)越來越多對(duì)人工智能可解釋性和透明性的需求，未來RAG系統(tǒng)可能會(huì)采用更加透明的機(jī)制來解釋其決策過程。這不僅能增強(qiáng)用戶的信任感，還能夠滿足法規(guī)和道德的要求，尤其是在醫(yī)療、金融等高風(fēng)險(xiǎn)領(lǐng)域。
偏差檢測(cè)與公平性優(yōu)化：未來，隨著算法透明度的提高和偏差檢測(cè)技術(shù)的進(jìn)步，RAG系統(tǒng)將在確保公平性方面取得更大的突破。通過優(yōu)化數(shù)據(jù)的多樣性和去除不必要的偏見，RAG技術(shù)將能夠提供更加公平和無偏的答案。
RAG技術(shù)的發(fā)展仍處于持續(xù)進(jìn)步的過程中，盡管當(dāng)前面臨一些挑戰(zhàn)，但隨著技術(shù)的不斷優(yōu)化與創(chuàng)新，未來RAG系統(tǒng)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用前景將更加廣闊。解決上述挑戰(zhàn)將有助于進(jìn)一步推動(dòng)RAG技術(shù)的普及和應(yīng)用，特別是在知識(shí)密集型行業(yè)，如醫(yī)療、法律、金融等領(lǐng)域，發(fā)揮更大的作用。
掃碼關(guān)注我們
