链载Ai

标题: 告别“搜不到、搜不准”：用这套查询优化，让你的RAG检索召回率飙升 [打印本页]

作者: 链载Ai 时间: 4 小时前
标题: 告别“搜不到、搜不准”：用这套查询优化，让你的RAG检索召回率飙升

引言

在AI的世界里，有句老话叫“Garbage In, Garbage Out”。对于RAG系统而言，检索环节就是那个“In”，如果检索不到精准、全面的信息，那么即便是最强的LLM也只能望“材”兴叹，甚至开始一本正经地“胡说八道”，俗称产生幻觉。本篇将聚焦于检索前和检索中的优化，从数据的源头和查询的入口解决“找不到”和“找不准”的核心痛点。

一：优化数据源：索引构建的最佳实践

核心痛点：粗暴地按固定长度切分文档，就像把一本好书随机撕成碎片，重要的上下文和语义关联都丢失了。

1.1 智能分块

放弃按字符数切分的“一刀切”模式，转向更智能的方法：

语义分块: 利用算法（或LLM）识别文本中语义的自然断点，如段落、标题或一个完整的概念单元，确保每个被索引的文本块都“言之有物”。
句子分块: 以完整的句子为单位进行切分，这是最细粒度的语义单元。

1.2 父文档检索器

这是对“句子窗口检索”更通用、更强大的实现，也是我为您补充的一个关键策略。

原理：

索引时：我们将一份文档切分成许多小的“子文档”（比如单个句子），并对这些“子文档”进行向量化。同时，我们保留一份完整的、较大的“父文档”（比如整个段落或页面）。
检索时：我们用用户查询去匹配那些精细的“子文档”。
返回时：一旦命中某个“子文档”，我们不返回这个小片段，而是返回它所属的那个完整的“父文档”作为上下文。

优点：兼具检索的精准度（匹配小块）和上下文的完整性（返回大块），效果拔群。

1.3 从文档生成QA对：创造更多检索入口

这是另一项极大提升召回率的王牌策略。其核心思想是：用户的提问方式千变万化，直接用问题去匹配一段陈述性的文档，在语义上可能存在鸿沟。但用“问题”去匹配“问题”，则要容易和精准得多。

原理:

对每一个文档块，我们调用LLM，反向生成几个用户可能会提出的、能够被这个文档块回答的问题。
在构建索引时，我们只对这些新生成的“代理问题”进行向量化。
同时，我们将这些“代理问题”全部链接到它们所源自的那个原始文档块的ID。
当用户提问时，系统会在“代理问题”的向量库中进行搜索。一旦匹配成功，系统不会返回这个代理问题，而是通过ID找到并返回那个包含完整答案的原始文档块。

优点: 为单个知识点创建了多个不同的语义入口，即使用户的提问方式很刁钻，只要能和其中一个代理问题对上，就能找到正确答案，召回率大大提升。

fromlangchain.storageimportInMemoryStorefromlangchain_core.documentsimportDocumentfromlangchain.retrievers.multi_vectorimportMultiVectorRetrieverfromlangchain_core.output_parsersimportStrOutputParserfromlangchain_core.promptsimportChatPromptTemplateimportuuiddocs = [  Document(page_content="RAG-Fusion通过生成多个查询变体并使用RRF算法智能排序来提升检索相关性。", metadata={"doc_id":str(uuid.uuid4())}),  Document(page_content="假设性文档嵌入（HyDE）先让LLM生成一个理想答案，再用该答案的嵌入来检索真实文档。", metadata={"doc_id":str(uuid.uuid4())}),]doc_ids = [doc.metadata["doc_id"]fordocindocs]question_gen_prompt_str = ( "你是一位AI专家。请根据以下文档内容，生成3个用户可能会提出的、高度相关的问题。\n" "只返回问题列表，每个问题占一行，不要有其他前缀或编号。\n\n" "文档内容:\n" "----------\n" "{content}\n" "----------\n")question_gen_prompt = ChatPromptTemplate.from_template(question_gen_prompt_str)question_generator_chain = question_gen_prompt | llm | StrOutputParser()sub_docs = []fori, docinenumerate(docs):  doc_id = doc_ids[i]  generated_questions = question_generator_chain.invoke({"content": doc.page_content}).split("\n")  generated_questions = [q.strip()forqingenerated_questionsifq.strip()]
 forqingenerated_questions:    sub_docs.append(Document(page_content=q, metadata={"doc_id": doc_id}))vectorstore_qa = Chroma.from_documents(documents=sub_docs, embedding=embeddings)doc_store = InMemoryStore()doc_store.mset(list(zip(doc_ids, docs)))multivector_retriever = MultiVectorRetriever(  vectorstore=vectorstore_qa,  docstore=doc_store,  id_key="doc_id",)user_query ="RAG-Fusion是怎么工作的？"retrieved_qa_docs = multivector_retriever.invoke(user_query)

1.4 元数据与图谱

元数据: 为每个文档块打上丰富的“标签”（如来源、日期、作者、章节等），这能让你在检索时进行精确过滤，是实现企业级知识管理的基础。
图RAG: 对于高度结构化、关系复杂的知识（如组织架构、产品依赖关系），构建知识图谱能让RAG处理“A和B有什么关系？”这类多跳查询。

二：理解用户意图：查询转换策略

核心痛点：用户的问题往往很模糊或角度单一，直接拿去检索，就像用一把钥匙去试一整面墙的锁。

2.1 查询扩展

原理: 让LLM扮演“头脑风暴师”，根据用户的原始问题，自动生成多个不同角度、但语义相似的子问题。然后用所有问题去“围剿”答案，最后合并结果。
优点: 大幅提升召回率，尤其擅长处理模糊和多义性查询。

fromlangchain.retrieversimportMultiQueryRetriever#1.从LLM和向量数据库创建一个MultiQueryRetriever#它会自动处理“生成查询->检索->合并去重”的整个流程multiquery_retriever=MultiQueryRetriever.from_llm(retriever=vectorstore.as_retriever(),#使用我们创建的向量数据库作为基础检索器llm=llm#使用我们初始化的LLM来生成子查询)#2.使用原始查询进行调用user_query="如何通过修改问题来改进检索效果？"retrieved_docs=multiquery_retriever.invoke(user_query)#3.打印结果print_docs(retrieved_docs,f"查询扩展(MultiQuery)对'{user_query}'的检索结果")#深入了解它生成了哪些子查询importlogginglogging.basicConfig()logging.getLogger("langchain.retrievers.multi_query").setLevel(logging.INFO)retrieved_docs=multiquery_retriever.invoke(user_query)

2.2 RAG-Fusion

原理: 这是MultiQueryRetriever的进化版。它同样生成多个子查询，但在合并结果时，使用倒数排序融合 (RRF)算法，能智能地将那些在多次不同查询中都排名靠前的“共识”文档，提升到最前面。
优点: 相比简单合并，能更有效地筛选出最核心、最相关的结果。

fromlangchain_core.promptsimportChatPromptTemplatefromlangchain_core.output_parsersimportStrOutputParserfromlangchain_core.documentsimportDocumentimportoperator# 1. 定义一个用于生成子查询的链 (Chain)query_gen_prompt = ChatPromptTemplate.from_messages([  ("user","你是一位AI研究员。请根据以下问题，生成3个不同角度的、语义相似的查询。\n"      "每个查询占一行，不要有其他前缀或编号。\n\n"      "原始问题: {original_question}")])generate_queries_chain = query_gen_prompt | llm | StrOutputParser() | (lambdax: x.split("\n"))# 2. 定义RRF算法函数defreciprocal_rank_fusion(retrieval_results:list[list[Document]], k=60):  fused_scores = {}  fordoc_listinretrieval_results:   forrank, docinenumerate(doc_list):      doc_id = doc.page_content     ifdoc_idnotinfused_scores:        fused_scores[doc_id] =0      fused_scores[doc_id] +=1/ (k + rank)
  reranked_results = [   next((docfordoc_listinretrieval_resultsfordocindoc_listifdoc.page_content == doc_id),None)   fordoc_id, scoreinsorted(fused_scores.items(), key=operator.itemgetter(1), reverse=True)  ] return[docfordocinreranked_resultsifdocisnotNone]defrag_fusion_pipeline(original_question:str): # 生成多个查询  generated_queries = generate_queries_chain.invoke({"original_question": original_question})  all_queries = [original_question] + generated_queries print(f"生成的查询:{all_queries}") # 独立检索每个查询  retriever = vectorstore.as_retriever()  retrieval_results = [retriever.invoke(q)forqinall_queries] # 应用RRF算法对结果进行融合和重排  final_docs = reciprocal_rank_fusion(retrieval_results) returnfinal_docs# 4. 调用user_query ="如何处理用户提问太具体的情况？"fusion_docs = rag_fusion_pipeline(user_query)print(fusion_docs,f"RAG-Fusion 对 '{user_query}' 的检索结果")

2.3 “后退一步”提示

原理: 当用户问得太具体时，先让LLM“后退一步”，提炼出一个更概括、更高层的问题。然后用“具体问题”+“概括问题”一起检索，从而同时捕获细节与背景。
优点: 为LLM提供更全面的视角，避免因问题太专而找不到信息。

fromlangchain_core.runnablesimportRunnableParallel,RunnablePassthrough#1.定义生成“后退一步”问题的Prompt和链step_back_prompt_template=ChatPromptTemplate.from_messages([("user","你是一位善于提炼核心问题的专家。请将以下可能很具体的问题，""抽象成一个更通用、更高层次的“后退一步”的问题。\n\n""例如：'LangChain的LCEL和Python的asyncio库是如何交互的？'->'LangChainLCEL的异步执行机制是怎样的？'\n\n""原始问题:{original_question}")])step_back_chain=step_back_prompt_template|llm|StrOutputParser()retriever=vectorstore.as_retriever()chain=({#第一个分支：对原始问题进行检索"original_docs":RunnablePassthrough()|retriever,#第二个分支：先生成后退问题，再用它进行检索"step_back_docs":step_back_chain|retriever,}#将两个分支的结果合并、去重|(lambdax:remove_duplicates_by_id(x["original_docs"]+x["step_back_docs"])))#辅助函数去重defremove_duplicates_by_id(documents):seen_ids=set()unique_docs=[]fordocindocuments:#假设page_content是唯一标识ifdoc.page_contentnotinseen_ids:unique_docs.append(doc)seen_ids.add(doc.page_content)returnunique_docsuser_query="RAG-Fusion里那个RRF算法的平滑参数k有什么用？"step_back_docs=chain.invoke({"original_question":user_query})

2.4 假设性文档嵌入

原理: 先让LLM根据用户问题“凭空”生成一个理想的、完美的答案。然后，用这个“假想答案”的向量去检索真实文档。
优点: “假想答案”在语义上无限接近最终答案，因此它的向量可以作为一枚精准的“语义导弹”，高效地命中目标文档。

第三章：融合关键词与向量：混合搜索的实现

核心痛点：单纯的向量搜索（语义相似）可能会忽略专有名词、代码、ID等必须精确匹配的关键词。

原理: 将现代的向量搜索与传统的关键词搜索（稀疏检索，如BM25）结合起来。一个负责理解“意思”，一个负责锁定“词语”，取长补短。
优点: 极大地提升了检索的鲁棒性，在需要精确匹配和语义理解的场景下都能表现出色。LangChain的EnsembleRetriever就是为此而生。

#示例:使用EnsembleRetriever实现混合搜索fromlangchain.retrieversimportEnsembleRetrieverfromlangchain_community.retrieversimportBM25Retrieverfromlangchain.retrieversimportEnsembleRetriever#假设all_splits和vectorstore已准备好#1.初始化关键词检索器(SparseRetriever)bm25_retriever=BM25Retriever.from_documents(all_splits)bm25_retriever.k=3#检索3个结果#2.初始化向量检索器(DenseRetriever)vector_retriever=vectorstore.as_retriever(search_kwargs={"k":3})#3.初始化EnsembleRetriever，并设置权重#weights参数决定了最终排序时，两种检索器结果的权重ensemble_retriever=EnsembleRetriever(retrievers=[bm25_retriever,vector_retriever],weights=[0.4,0.6]#稍微偏重向量搜索的语义理解能力)#4.使用query="LangChain中的LCEL是什么?"retrieved_docs=ensemble_retriever.invoke(query)print(f"混合搜索召回了{len(retrieved_docs)}个文档。")

在本篇文章中，我们探讨了多种用于优化RAG系统的检索机制，包括索引构建的最佳实践、多样的查询转换策略以及混合搜索的实现。这些技术旨在从根本上提升检索的准确性与召回率。

然而，获取初步的文档列表只是整个流程的第一步。这些结果在相关性上可能仍然参差不齐，包含了与问题不直接相关的噪音信息。因此，下一步的关键任务，就是如何对这些初步结果进行有效的后处理与筛选。

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