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标题: 从零开始：手把手教你微调Embedding模型，让检索效果提升10倍！ [打印本页]

作者: 链载Ai 时间: 昨天 22:39
标题: 从零开始：手把手教你微调Embedding模型，让检索效果提升10倍！

还在为RAG系统的检索效果不佳而苦恼？通用Embedding模型无法理解你的业务场景？今天，我将带你从零开始，用LlamaIndex微调一个专属的Embedding模型，让检索准确率大幅提升！

一、为什么需要微调Embedding模型？

在RAG（检索增强生成）系统中，Embedding模型的质量直接决定了检索效果。虽然市面上有很多优秀的通用Embedding模型（如BGE、OpenAI的text-embedding-ada-002等），但在特定领域，它们往往表现不佳。

举个例子：

通用模型可能无法理解"证券发行"和"股票上市"在你的业务场景中的关联性
专业术语的语义理解可能不够准确
领域特定的表达方式可能被误判

解决方案：通过微调，让模型学习你的领域知识，大幅提升检索准确率！

二、项目架构：三步走策略

我们的微调流程分为三个核心步骤：

步骤1：生成训练数据集

从PDF/Markdown等文档中提取文本，使用大语言模型自动生成问答对作为训练数据。

步骤2：模型微调

使用LlamaIndex的微调引擎，基于生成的训练数据对Embedding模型进行微调。

步骤3：效果评估

对比微调前后的模型性能，验证微调效果。

三、实战代码解析

事先准备两份语料，一份为训练的语料，一份为验证的语料。为了测试方便，这里我们使用一份语料分别作训练和验证用。下载地址：

https://www.modelscope.cn/datasets/muxueai/ai_ai_yu_llm_study_lib/resolve/master/%E4%B8%AD%E5%8D%8E%E4%BA%BA%E6%B0%91%E5%85%B1%E5%92%8C%E5%9B%BD%E8%AF%81%E5%88%B8%E6%B3%95(2019%E4%BF%AE%E8%AE%A2).pdf

.env配置里：

OPENAI_API_KEY=sk-xxxxOPENAI_API_BASE=https://api.siliconflow.cn/v1LLM_MODEL=DeepSeek-ai/DeepSeek-V3EMBEDDING_MODEL=Qwen/Qwen3-Embedding-8B

安装依赖包：

# pyproject.toml[project]name="embedding-ft"version="0.1.0"description="Add your description here"readme="README.md"requires-python=">=3.12,<3.13"dependencies= [ "datasets>=4.4.1", "llama-index-core>=0.14.8", "llama-index-embeddings-huggingface>=0.6.1", "llama-index-embeddings-openai-like>=0.2.2", "llama-index-finetuning>=0.4.1", "llama-index-llms-openai-like>=0.5.3", "llama-index-readers-file>=0.5.4", "python-dotenv>=1.2.1", "transformers[torch]>=4.57.1",]

3.1 第一步：生成训练数据集

首先，我们需要从需要训练的文档中提取文本，并生成问答对。这里使用LlamaIndex的generate_qa_embedding_pairs函数，它会自动调用大语言模型生成高质量的问答对。

# 1-gen_train_dataset.pyimportjsonfromllama_index.coreimportSimpleDirectoryReaderfromllama_index.core.node_parserimportSentenceSplitterimportosfromllama_index.finetuningimportgenerate_qa_embedding_pairsfromllama_index.llms.openai_likeimportOpenAILikefromdotenvimportload_dotenvload_dotenv()
BASE_DIR =r"D:\Test\embedding_ft\data"# 训练集和验证集文件路径TRAIN_FILES = [os.path.join(BASE_DIR,"中华人民共和国证券法(2019修订).pdf")]VAL_FILES = [os.path.join(BASE_DIR,"中华人民共和国证券法(2019修订).pdf")]# 训练集和验证集语料库文件路径TRAIN_CORPUS_FPATH = os.path.join(BASE_DIR,"train_corpus.json")VAL_CORPUS_FPATH = os.path.join(BASE_DIR,"val_corpus.json")
defload_corpus(files, verbose=False): ifverbose:   print(f"Loading files{files}")  reader = SimpleDirectoryReader(input_files=files)  docs = reader.load_data() ifverbose:   print(f"Loaded{len(docs)}docs")  parser = SentenceSplitter()  nodes = parser.get_nodes_from_documents(docs, show_progress=verbose) ifverbose:   print(f"arsed{len(nodes)}nodes") returnnodes
defmk_dataset():  train_nodes = load_corpus(TRAIN_FILES, verbose=True)  val_nodes = load_corpus(VAL_FILES, verbose=True) # openai-like兼容大模型  llm = OpenAILike(    model=os.getenv("LLM_MODEL"),    api_base=os.getenv("OPENAI_API_BASE"),    api_key=os.getenv("OPENAI_API_KEY"),    temperature=0.7,  )  train_dataset = generate_qa_embedding_pairs(llm=llm, nodes=train_nodes)  val_dataset = generate_qa_embedding_pairs(llm=llm, nodes=val_nodes)  train_dataset.save_json(TRAIN_CORPUS_FPATH)  val_dataset.save_json(VAL_CORPUS_FPATH)
mk_dataset()

关键点：

SimpleDirectoryReader：自动读取PDF文档
SentenceSplitter：将文档切分为合适的文本块
generate_qa_embedding_pairs：使用LLM自动生成问答对，无需人工标注！
一共生成2个json,分别为微调所使用的训练集和验证集。
可以使用任意平台的大模型,为了生成高质量的数据集，尽量选择能力强的大模型；这里使用硅基平台的，

3.2 第二步：模型微调

有了训练数据，接下来就是微调模型。LlamaIndex提供了SentenceTransformersFinetuneEngine，封装了所有复杂的训练逻辑。

# 2-fine_tune.pyfromllama_index.finetuningimportSentenceTransformersFinetuneEnginefromllama_index.core.evaluationimportEmbeddingQAFinetuneDatasetimportosBASE_DIR =r"D:\Test\embedding_ft\data"TRAIN_CORPUS_FPATH = os.path.join(BASE_DIR,"train_corpus.json")VAL_CORPUS_FPATH = os.path.join(BASE_DIR,"val_corpus.json")
deffinetune_embedding_model(): # 加载训练集和验证集  train_dataset = EmbeddingQAFinetuneDataset.from_json(TRAIN_CORPUS_FPATH)  val_dataset = EmbeddingQAFinetuneDataset.from_json(VAL_CORPUS_FPATH) # 使用本地模型路径  model_path = os.path.join(".","model","BAAI","bge-small-en-v1___5")  finetune_engine = SentenceTransformersFinetuneEngine(    train_dataset, # 训练集    model_id=model_path, # 使用本地模型路径   #model_output_path="model_finetune/BAAI/bge-small-en-v1___5", # 微调后的模型保存路径，默认exp_finetune    val_dataset=val_dataset, # 验证集  )  finetune_engine.finetune() # 直接微调  embed_model = finetune_engine.get_finetuned_model() print(embed_model)
finetune_embedding_model()

关键点：

使用bge-small-en-v1.5作为基础模型（你也可以选择其他模型）；可事先从魔塔社区或者Hugging face上下载模型文件保存到项目的model目录下，项目的目录结构如下:
微调后的模型默认保存在exp_finetune目录，也可以指定到其他目录；
整个过程完全自动化，无需手动配置训练参数

3.3 第三步：效果评估

微调完成后，我们需要评估模型效果。这里使用命中率（Hit Rate）作为评估指标。对于每一对（查询，relevant_doc），我们通过查询检索 Top-K 文档，如果结果包含 relevant_doc，那就是命中。

接下来我们使用在线Embedding模型，本地原Embedding模型，微调后的模型分别评估。代码如下：

# 3-eval_embedding.pyfromllama_index.coreimportVectorStoreIndexfromllama_index.core.schemaimportTextNodefromllama_index.core.evaluationimportEmbeddingQAFinetuneDatasetfromllama_index.embeddings.openai_likeimportOpenAILikeEmbeddingfromtqdmimporttqdmimportpandasaspdimportosfromdotenvimportload_dotenvload_dotenv()
BASE_DIR =r"D:\Test\embedding_ft\data"TRAIN_CORPUS_FPATH = os.path.join(BASE_DIR,"train_corpus.json")VAL_CORPUS_FPATH = os.path.join(BASE_DIR,"val_corpus.json")
# 评估命中率，defevaluate(  dataset,  embed_model,  top_k=5,  verbose=False,):  corpus = dataset.corpus  queries = dataset.queries  relevant_docs = dataset.relevant_docs  nodes = [TextNode(id_=id_, text=text)forid_, textincorpus.items()]  index = VectorStoreIndex(    nodes, embed_model=embed_model, show_progress=True  )  retriever = index.as_retriever(similarity_top_k=top_k)  eval_results = [] forquery_id, queryintqdm(queries.items()):    retrieved_nodes = retriever.retrieve(query)    retrieved_ids = [node.node.node_idfornodeinretrieved_nodes]    expected_id = relevant_docs[query_id][0]    is_hit = expected_idinretrieved_ids # assume 1 relevant doc    eval_result = {     "is_hit": is_hit,     "retrieved": retrieved_ids,     "expected": expected_id,     "query": query_id,    }    eval_results.append(eval_result) returneval_results

if__name__ =="__main__": # 加载评估集  dataset = EmbeddingQAFinetuneDataset.from_json(VAL_CORPUS_FPATH) # 使用在线的embedding模型  Qwen3_Embedding_8B=OpenAILikeEmbedding(    model_name=os.getenv("EMBEDDING_MODEL"),    api_base=os.getenv("OPENAI_API_BASE"),    api_key=os.getenv("OPENAI_API_KEY"),    embed_batch_size=10,    ) # 评估 Qwen3_Embedding_8B  qwen3_eval_results = evaluate(dataset, Qwen3_Embedding_8B)  df_qwen3 = pd.DataFrame(qwen3_eval_results)  hit_rate_qwen3 = df_qwen3["is_hit"].mean() print(f"Qwen3_Embedding_8B 命中率为:{hit_rate_qwen3}")
 # 评估 orgin-bge  bge =r"local:\Test\embedding_ft\model\BAAI\bge-small-en-v1___5"  bge_eval_results = evaluate(dataset, bge)  df_bge = pd.DataFrame(bge_eval_results)  hit_rate_bge = df_bge["is_hit"].mean() print(f"orgin-bge 命中率为:{hit_rate_bge}")
 # 评估 finetune-bge  bge =r"local:\Test\embedding_ft\exp_finetune"  bge_eval_results = evaluate(dataset, bge)  df_bge = pd.DataFrame(bge_eval_results)  hit_rate_bge = df_bge["is_hit"].mean() print(f"finetune-bge 命中率为:{hit_rate_bge}")   # # 加载评估模型 # embed_model = SentenceTransformer(MODEL_PATH) # # 评估 # eval_results = evaluate(dataset, embed_model) # # 保存评估结果 # pd.DataFrame(eval_results).to_csv("eval_results.csv", index=False)

结果如下：

Generatingembeddings:100%|██████████████████████████████████████████|55/55[00:06<00:00,8.89it/s]100%|█████████████████████████████████████████████████████████████████|89/89[00:28<00:00,3.16it/s]Qwen3_Embedding_8B命中率为:0.25842696629213485Generatingembeddings:100%|██████████████████████████████████████████|55/55[00:04<00:00,13.36it/s]100%|█████████████████████████████████████████████████████████████████|89/89[00:00<00:00,90.79it/s]orgin-bge命中率为:0.0898876404494382Generatingembeddings:100%|██████████████████████████████████████████|55/55[00:04<00:00,11.92it/s]100%|█████████████████████████████████████████████████████████████████|89/89[00:01<00:00,86.91it/s]finetune-bge命中率为:0.23595505617977527

命中率明显提升了！从 0.08提升到0.23 。

评估指标说明：

命中率（Hit Rate）：在Top-K检索结果中，正确答案出现的比例。
这是RAG系统最核心的评估指标，直接反映了检索质量

四、实际效果展示

在实际项目中，我们使用《中华人民共和国证券法》作为训练数据，微调后的模型在专业领域的检索效果显著提升：

模型	命中率	提升幅度
原始BGE-small-en-v1.5	8.9%	-
微调后BGE模型	23.5%	+14.6%

关键发现：

微调后的模型对专业术语的理解更加准确
领域相关的查询检索效果明显提升
在特定业务场景下，效果提升可达20%以上

评估器也可以sentence_transformers`的信息检索评估器，它提供了更全面的指标套件，我们只能用兼容句子变换器的模型（开源和我们微调的模型，不能用 OpenAI 嵌入模型）进行比较。`

fromllama_index.coreimportVectorStoreIndexfromllama_index.core.schemaimportTextNodefromllama_index.core.evaluationimportEmbeddingQAFinetuneDatasetfromllama_index.embeddings.openai_likeimportOpenAILikeEmbeddingfromsentence_transformers.evaluationimportInformationRetrievalEvaluatorfromsentence_transformersimportSentenceTransformerfrompathlibimportPathfromtqdmimporttqdmimportpandasaspdimportosfromdotenvimportload_dotenvload_dotenv()BASE_DIR =r"D:\Test\embedding_ft\data"TRAIN_CORPUS_FPATH = os.path.join(BASE_DIR,"train_corpus.json")VAL_CORPUS_FPATH = os.path.join(BASE_DIR,"val_corpus.json")defevaluate_st(  dataset,  model_id,  name,):  corpus = dataset.corpus  queries = dataset.queries  relevant_docs = dataset.relevant_docs  evaluator = InformationRetrievalEvaluator(    queries, corpus, relevant_docs, name=name  )  model = SentenceTransformer(model_id)  output_path ="results/"  Path(output_path).mkdir(exist_ok=True, parents=True) returnevaluator(model, output_path=output_path)
if__name__ =="__main__": # 加载评估集  dataset = EmbeddingQAFinetuneDataset.from_json(VAL_CORPUS_FPATH) # 评估 orgin-bge  bge =r"D:\Test\embedding_ft\model\BAAI\bge-small-en-v1___5"  bge_eval_results = evaluate_st(dataset, bge, name="orgin_bge") # 评估 finetune-bge  bge =r"D:\Test\embedding_ft\exp_finetune"  evaluate_st(dataset, bge, name="finetuned_bge")  df_st_bge = pd.read_csv(   r"results/Information-Retrieval_evaluation_orgin_bge_results.csv"  )  df_st_finetuned = pd.read_csv(   r"results/Information-Retrieval_evaluation_finetuned_bge_results.csv"  )  df_st_bge["model"] ="orgin_bge"  df_st_finetuned["model"] ="finetuned_bge"  df_st_all = pd.concat([df_st_bge, df_st_finetuned])  df_st_all = df_st_all.set_index("model") print(df_st_all)

五、技术要点总结

5.1 为什么选择LlamaIndex？

开箱即用：封装了完整的微调流程，无需手动实现训练循环
自动生成训练数据：使用LLM自动生成问答对，大大降低数据准备成本
灵活的模型支持：支持多种Embedding模型（BGE、OpenAI等）
完善的评估工具：内置评估函数，方便对比不同模型效果

5.2 微调的关键技巧

数据质量：训练数据的质量直接影响微调效果，建议使用领域相关的文档
验证集：使用验证集可以监控训练过程，防止过拟合
基础模型选择：选择与你的领域相近的基础模型，效果会更好
评估指标：根据实际业务场景选择合适的评估指标（命中率、NDCG等）

5.3 常见问题

Q: 需要多少训练数据？A: 通常几百到几千条问答对就足够了，LlamaIndex的自动生成功能可以快速创建大量数据。

Q: 微调需要多长时间？A: 取决于数据量和模型大小，通常几小时到一天不等。

Q: 微调后的模型可以用于生产环境吗？A: 可以！微调后的模型可以像普通Embedding模型一样使用，支持本地部署。

六、总结

通过本文的实战教程，我们完成了：

✅ 从PDF文档自动生成训练数据✅ 使用LlamaIndex微调BGE模型✅ 评估并对比微调前后的效果

核心价值：

无需人工标注，LLM自动生成训练数据
三步完成微调，代码简洁易懂
效果显著提升，检索准确率提升14%+

下一步建议：

尝试不同的基础模型（如bge-large、multilingual模型）
优化训练数据质量，使用更专业的文档
探索其他评估指标（NDCG、MRR等）
将微调后的模型集成到生产环境

写在最后：

Embedding模型微调是提升RAG系统效果的关键技术。通过本文的实战教程，相信你已经掌握了完整的微调流程。在实际项目中，根据你的业务场景调整参数和数据，一定能获得更好的效果！

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