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RAG实践指南:一文搞定大模型RAG过程

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RAG是什么?

RAG(Retrieval-Augmented Generation,检索增强生成), 一种AI框架,将传统的信息检索系统(例如数据库)的优势与生成式大语言模型(LLM)的功能结合在一起。不再依赖LLM训练时的固有知识,而是在回答问题前,先从外部资料库中“翻书”找资料,基于这些资料生成更准确的答案。

RAG技术核心缓解大模型落地应用的几个关键问题:

  • 知识新鲜度:大模型突破模型训练数据的时间限制

  • 幻觉问题:降低生成答案的虚构概率,提供参照来源

  • 信息安全:通过外挂知识库而不是内部训练数据,减少隐私泄露

  • 垂直领域知识:无需训练直接整合垂直领域知识

RAG核心流程

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2.1 知识准备阶段

2.1.1 数据预处理

a. 文档解析

输入:原始文档(如Markdown/PDF/HTML)

操作:

  • 提取纯文本(如解析Markdown标题、段落)

  • 处理特殊格式(如代码块、表格、图片、视频等)

例如:

[标题] 什么是 ROMA?[段落] ROMA 是一个全自主研发的前端开发基于自定义DSL(Jue语言),一份代码,可在iOS、Android、Harmony、Web四端运行的跨平台解决方案。[段落] ROMA 框架的中文名为罗码。[标题] 今天天气[列表项] 今天的室外温度为35°C,天气晴朗。

文档的解析过程需要考虑不同文档内容例如文本、图片、表格等场景,以及文档的语言,布局情况,可以考虑使用一些优秀的三方工具或者一些视觉模型,布局分析模型,语义理解模型来辅助解析。

b. 数据清洗与标准化处理

提升文本质量和一致性,使向量表示更准确,从而增强检索相关性和LLM回答质量;同时消除噪声和不规则格式,确保系统能正确理解和处理文档内容。包括: 

  • 去除特殊字符、标签、乱码、重复内容。

  • 文本标准化,例如 时间、单位标准化(如“今天” → “2025-07-17”)。

  • 其他处理

数据的清洗和标准化过程可以使用一些工具或NLTK、spaCy等NLP工具进行处理。

例如: 

<p>ROMA框架</p>处理: "ROMA框架"今天的室外温度为35°C,天气晴朗。处理:"2025-07-17 的室外温度为35°C,天气晴朗"

c. 元数据提取

关于数据的数据,用于描述和提供有关数据的附加信息。

  • 文档来源:文档的出处,例如URL、文件名、数据库记录等。

  • 创建时间:文档的创建或更新时间。

  • 作者信息:文档的作者或编辑者。

  • 文档类型:文档的类型,如新闻文章、学术论文、博客等。

元数据在RAG中也非常重要,不仅提供了额外的上下文信息,还能提升检索质量:

  1. 检索增强

  • 精准过滤:按时间、作者、主题等缩小搜索范围

  • 相关性提升:结合向量相似度和元数据特征提高检索准确性

ii. 上下文丰富
  • 来源标注:提供文档来源、作者、发布日期等信息

  • 文档关系:展示文档间的层级或引用关系

iii. 常见的元数据提取方式:

  • 正则/HTML/... 等解析工具,提取标题、作者、日期等

  • 自然语言处理: 使用NLP技术(如命名实体识别、关键词提取)从文档内容中提取元数据,如人名、地名、组织名、关键词等

  • 机器学习模型:  训练机器学习模型来自动提取元数据

  • 通过调用外部API(如Google Scholar API、Wikipedia API)获取文档的元数据

例如:

complete_metadata_chunk1 = {    'file_path': '/mydocs/roma_intro.md',    'file_name': 'roma_intro.md',    'chunk_id': 0,    'section_title': '# 什么是 ROMA?',    'subsection_title': '',    'section_type': 'section',    'chunking_strategy': 3,    'content_type': 'product_description',    'main_entity': 'ROMA',    'language': 'zh-CN',    'creation_date': '2025-07-02',  # 从文件系统获取    'word_count': 42  # 计算得出,    'topics': ['ROMA', '前端框架', '跨平台开发'],    'entities': {        'products': ['ROMA', 'Jue语言'], # 实体识别        'platforms': ['iOS', 'Android', 'Web']    },}

2.1.2 内容分块(Chunking)

在RAG架构中,分块既是核心,也是挑战,它直接影响检索精度、生成质量,需要在检索精度、语境完整性和计算性能之间取得平衡。

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内容分块将长文档切分成小块,可以解决向量模型的token长度限制,使RAG更精确定位相关信息,提升检索精度和计算效率。

  • AutoBots(JoyAgent)功能分块:

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实际RAG框架中按照文档的特性选择合适的分块策略进行分块。

  • 常见的分块策略:

a. 按大小分块

按固定字符数进行分块,实现简单但可能切断语义单元。

优点:实现简单且计算开销小,块大小均匀便于管理。

缺点:可能切断语义单元,如句子或段落被分到不同块中。

例如:

第一段:# ROMA框架介绍ROMA是一个全自主研发的前端开发框架,基于自定义DSL(Jue语言)。一份代码,可在iOS、Android、Harmony第二段:、Web三端运行的跨平台解决方案。ROMA框架的中文名为罗码。

句子被截断,"一份代码,可在iOS、Android、Harmony" 和 "、Web三端运行的跨平台解决方案" 被分到不同块,影响理解。

b. 按段落分块

以段落为基本单位进行分块,保持段落完整性,但段落长度可能差异很大。

优点:尊重文档自然结构,保留完整语义单元。

缺点:段落长度差异大,可能导致块大小不均衡。

例如:

第一段:# ROMA框架介绍ROMA是一个全自主研发的前端开发框架,基于自定义DSL(Jue语言)。一份代码,可在iOS、Android、Harmony、Web三端运行的跨平台解决方案。ROMA框架的中文名为罗码。第二段:# 核心特性1. 跨平台:一套代码运行于多端2. 高性能:接近原生的性能表现3. 可扩展:丰富的插件系统

第一段包含标题和多行内容,而其他段落相对较短,可能导致检索不均衡。

c. 按语义分块

基于文本语义相似度进行动态分块,保持语义连贯性,但计算开销大。

说明:基于文本语义相似度动态调整分块边界。

优点:保持语义连贯性,能识别内容主题边界。

例如:

第一段:# ROMA框架介绍ROMA是一个全自主研发的前端开发框架,基于自定义DSL(Jue语言)。一份代码,可在iOS、Android、Harmony、Web四端运行的跨平台解决方案。第二段:ROMA框架的中文名为罗码。## 核心特性1. 跨平台:一套代码运行于多端

使用依赖模型质量,相同文本在不同运行中可能产生不同分块结果。

d. 分块策略总结

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e. 优化方式

  • 混合分块策略

结合多种分块方法的优点,如先按段落分块,再根据块大小调整,做到既保持语义完整性,又能控制块大小均匀

  • 优化重叠区域

根据内容特性动态调整块之间的重叠区域大小,关键信息出现在多个块中,提高检索召回率

f. 常用的分块工具

  • Lang Chain框架:提供多种分块策略,包括RecursiveCharacterTextSplitter、MarkdownTextSplitter等

  • NLTK:用于基于自然语言句子的分块

  • spaCy:提供语言学感知的文本分割

2.1.3 向量化

将高维文本数据压缩到低维空间,便于处理和存储。将文本转换为计算机可以理解的数值,使得计算机能够理解和处理语义信息,从而在海量数据文本中实现快速、高效的相似度计算和检索。

简单理解:通过一组数字来代表文本内容的“本质”。

例如,“ROMA是一个跨平台解决方案...”这句话可能被转换为一个384维的向量:

[块1] 什么是ROMA?ROMA是一个全自主研发的前端开发框架,基于自定义DSL(Jue语言)...[  {    "chunk_id": "doc1_chunk1",    "text": "# 什么是 ROMA?\nROMA 是一个全自主研发的前端开发基于自定义DSL(Jue语言),一份代码,可在iOS、Android、Harmony、Web端运行的跨平台解决方案。",    "vector": [0.041, -0.018, 0.063, ..., 0.027],    "metadata": {      "source": "roma_introduction.md",      "position": 0,      "title": "ROMA框架介绍"    }  },  // 更多文档块...]
  • 常用的Embedding模型:

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2.1.4 向量数据库入库

将生成的向量数据和元数据进行存储,同时创建索引结构来支持快速相似性搜索。

  • 常用的向量数据库包括:

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2.2 问答阶段

2.2.1 查询预处理

  • 意图识别:使用分类模型区分问题类型(事实查询、建议、闲聊等)。

  • 问题预处理:问题内容清洗和标准化,过程与前面数据预处理类似。

  • 查询增强:使用知识库或LLM生成同义词(如“动态化” → “Roma”),上下文补全可以结合历史会话总结(例如用户之前问过“Roma是什么”)。

2.2.2 数据检索(召回)

a. 向量化

使用与入库前数据向量化相同的模型,将处理后的问题内容向量化。

例如:

问题: "ROMA是什么?"处理后{    "vector": [0.052, -0.021, 0.075, ..., 0.033],    "top_k": 3,    "score_threshold": 0.8,    "filter": {"doc_type": "技术文档"}}

b. 检索 

  • 相似度检索:查询向量与所存储的向量最相似(通过余弦相似度匹配)的前 top_k 个文档块。

  • 关键词检索:倒排索引的传统方法,检索包含“Roma”、“优势”等精确关键词的文档。

  • 混合检索:合并上面多种检索结果,效果最优。

例如:检索“ROMA是什么?”

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c. 重排序(Reranking)

初步检索在精度和语义理解上的不足,通过更精细的上下文分析提升结果相关性。它能更好处理同义词替换、一词多义等语义细微差异,使最终结果准确。

  • 原理:使用模型对每个检索结果计算相关性分数。

  • 归一化:重排序模型原始输出分数没有固定的范围,它可能是任意实数,将结果归一化处理,将分数映射到 [0, 1] 范围内,使其更容易与向量相似度分数进行比较。

例如:

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  • 常用的重排序模型:

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2.2.3 信息整合

格式化检索的结果,构建提示词模板,同时将搜索的内容截断或摘要长文本以适应LLM上下文窗口token。

提示词优化:

1. 限定回答范围

2. 要求标注来源

3. 设置拒绝回答规则

4. ...

例如:

prompt 模板:你是一名ROMA框架专家,请基于以下上下文回答:参考信息:[文档1] 什么是 ROMA?ROMA 是一个全自主研发的前端开发基于自定义DSL(Jue语言),一份代码,可在iOS、Android、Harmony、Web四端运行的跨平台解决方案。ROMA 框架的中文名为罗码。[文档2] Roma介绍?[Roma介绍](docs/guide/guide/introduction.md)文档地址: https://roma-design.jd.com/docs/guide/guide/introduction.html要求:1. 分步骤说明,含代码示例2. 标注来源文档版本3. 如果参考信息中没有相关内容,请直接说明无法回答,不要编造信息请基于以下参考信息回答用户的问题。如果参考信息中没有相关内容,请直接说明无法回答,不要编造信息。用户问题: ROMA是什么?回答: {answer}

2.2.4 LLM生成

向LLM(如GPT-4、Claude)发送提示,获取生成结果。

  • AutoBots(JoyAgent)示例:

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以上,实现了最简单的RAG流程。实际的RAG过程会比上述麻烦更多,包括图片、表格等多模态内容的处理,更复杂的文本解析和预处理过程,文档格式的兼容,结构化与非结构化数据的兼容等等。

最后,展示一下RAG各阶段的优化方式:

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JoyAgent

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