RAPTOR 检索树再次进一步提升RAG性能的设计思路原创

发布于 2024-7-11 13:29

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大多数现有方法仅从检索语料库中检索短的连续块，限制了对整个文档上下文的整体理解。RAPTOR（Recursive Abstractive Processing for Tree-Organized Retrieval）引入了一种新方法，即递归嵌入、聚类和总结文本块，从下往上构建具有不同总结级别的树。在推理时，RAPTOR 模型从这棵树中检索，整合不同抽象级别的长文档中的信息。RAPTOR（Recursive Abstractive Processing for Tree-Organized Retrieval）比传统的检索增强型 LM 性能与绝对准确度上提高 20%。

开源地址：https://github.com/parthsarthi03/raptor

论文地址：https://arxiv.org/abs/2401.18059

一、RAPTOR 检索树的构建过程

RAPTOR模型的精髓在于其树状结构的构建，这一过程通过精心设计的递归算法实现，形成了一个层次分明的多层级树形架构。这种结构不仅显著提升了模型对长文本信息的处理能力，更使得对复杂文本内容的理解和检索变得高效而精准。通过递归的方式，RAPTOR能够逐步细化文本信息的粒度，从而确保在多个层次上都能捕捉到关键信息，为后续的文本分析和应用奠定了坚实的基础。

下面我将对具体步骤进行详细的说明：

RAPTOR 检索树再次进一步提升RAG性能的设计思路-AI.x社区

首先，需要对文本进行合理的切片处理。这里需要注意选择合适的切片算法很重要，建议参考主流框架的实现方案。
然后，RAPTOR 根据其语义embedding递归地对文本块chunk进行聚类，并生成这些聚类的文本摘要。
RAPTOR采用软聚类方法，允许文本块跨多个聚类，基于高斯混合模型（GMMs）和UMAP技术进行降维，以捕捉文本数据的复杂结构和关系，从而优化文本聚类效果。
RAPTOR通过递归的向量分析，精准地对文本块进行聚类，并提炼出这些聚类的核心摘要，自下而上地构建出一个结构化的树形模型。在此树中，相近的节点自然聚集形成兄弟关系，而它们的父节点则承载着整个集群的概要性文本信息。这种设计确保了文本信息的层次化和结构化表达，便于理解和检索。

二、RAPTOR 的检索过程

RAPTOR 检索树再次进一步提升RAG性能的设计思路-AI.x社区

这里有两种方式实现，基于深度检索树(树遍历)和 广度检索树(折叠树)

深度检索树从树的根级别开始，根据与查询向量的余弦相似度检索顶层的 top-k (这里为 top-1) 节点。在每一层，它根据与查询向量的余弦相似度从上一层的 top-k 节点的子节点中检索 top-k 节点。这个过程一直重复，直到达到叶节点。最后，将所有选定节点的文本连接起来形成检索到的上下文。
广度检索树方法将整个树压缩成单一层，然后根据与查询向量的余弦相似度评估所有层的节点，直到达到设定阈值。

三、开源项目案例应用示例

# 安装，在使用 RAPTOR 之前，请确保已安装 Python 3.8+。克隆 RAPTOR 存储库并安装必要的依赖项：
git clone https://github.com/parthsarthi03/raptor.git
cd raptor
pip install -r requirements.txt


# 开始使用 RAPTOR，请按照以下步骤操作：
# 首先，设置您的 OpenAI API 密钥并初始化 RAPTOR 配置：
import os
os.environ["OPENAI_API_KEY"] = "your-openai-api-key"


from raptor import RetrievalAugmentation


# Initialize with default configuration. For advanced configurations, check the documentation. [WIP]
RA = RetrievalAugmentation()


# 将您的文本文档添加到 RAPTOR 进行索引：
with open('sample.txt', 'r') as file:
    text = file.read()
RA.add_documents(text)


# 现在可以使用 RAPTOR 根据索引文档回答问题：
question = "How did Cinderella reach her happy ending?"
answer = RA.answer_question(question=question)
print("Answer: ", answer)


# 将构造好的树保存到指定路径：
SAVE_PATH = "demo/cinderella"
RA.save(SAVE_PATH)


# 将保存的树重新加载到 RAPTOR 中：
RA = RetrievalAugmentation(tree=SAVE_PATH)
answer = RA.answer_question(question=question)