翻译：Building Efficient RAG Systems: A Deep Dive into devv.ai

RAG 的全称是：Retrieval Augmented Generation（检索增强生成）

最初来源于 2020 年 Facebook 的一篇论文：Retrieval-Augmented Generation for Knowledge-Intensive NLP Tasks（是的，你没有看错，2020 年就有这项技术了）。

这篇论文要解决的一个问题非常简单：如何让语言模型使用外部知识（external knowledge）进行生成。

通常，pre-train 模型的知识存储在参数中，这就导致了模型不知道训练集之外的知识（例如搜索数据、行业的 knowledge）。

之前的做法是有新的知识就再重新在 pre-train 的模型上 finetune。
这样的方式会有几个问题：

1. 每次有新的知识后都需要进行 finetune
2. 训练模型的成本是很高的

于是这篇论文提出了 RAG 的方法，pre-train 的模型是能够理解新的知识的，那么我们直接把要让模型理解的新知识通过 prompt 的方式给它即可。

所以一个最小的 RAG 系统就是由 3 个部分组成的：

1. 语言模型
2. 模型所需要的外部知识集合（以 vector 的形式存储）
3. 当前场景下需要的外部知识
   langchain, llama-index 本质上就是做的这套 RAG 系统（当然还包括构建在 RAG 上的 agent）。
   

如果理解了本质，其实是没有必要再额外增加一层抽象的，根据自己的业务情况来搭建这套系统即可。

例如，我们为了保持高性能，采用了 Go + Rust 的架构，能够支持高并发的 RAG 请求。
把问题简化，不管是搭建什么样的 RAG，优化这套系统就是分别优化这 3 个模块。

1）语言模型

为什么 2020 年的这篇论文直到今年才火起来？一个主要的原因就是之前的基座模型能力不够。

如果底层模型很笨，那么即使给到了 丰富的外部知识，模型也不能基于这些知识进行推演。

从论文的一些 benchmark 上也可以看出效果有提升，但是并没有特别显著。

1.1）GPT-3 的出现第一次让 RAG 变得可用

第一波基于 RAG + GPT-3 的公司都获得了非常高的估值 & ARR（年经常性收入）：

• Copy AI
• Jasper

这两个都是构建营销领域 RAG 的产品，曾经一度成为明星 AI 独角兽，当然现在祛魅之后估值也大幅度缩水。

1.2）2023 年以来，出现了大量的开源 & 闭源的基座模型，基本上都能够在上面构建 RAG 系统

最常见的方式就是：

• GPT-3.5/4 + RAG（闭源方案）
• Llama 2 / Mistral + RAG（开源方案）

2）模型所需要的外部知识集合

现在应该大家都了解了 embedding 模型了，包括 embedding 数据的召回。

embedding 本质上就是把数据转化为向量，然后通过余弦相似度来找到最匹配的两个或多个向量。

knowledge -> chunks -> vector
user query -> vector

2.1）这个模块分成两个部分：

1. embedding 模型
2. 存储 embedding vector 的数据库

前者基本上都使用 OpenAI 的 embedding 模型，后者可选方案非常多，包括 Pinecone，国内团队的 Zilliz，开源的 Chroma，在关系型数据库上构建的 pgvector 等。

2.2）这些做 embedding 数据库的公司也在这一波 AI Hype 中获得了非常高的融资额和估值。

但是从第一性原理思考，模块 2 个目的是为了存储外部的知识集合，并在需要的时候进行召回。

这一步并不一定需要 embedding 模型，传统的搜索匹配在某些场景下可能效果更好（Elasticsearch）。

2.3）devv.ai 采用的方式是 embedding + 传统的 relation db + Elasticsearch。

并在每个场景下都做了很多优化，一个思路是在 encoding knowledge 的时候做的工作越多，在 retrieve 的时候就能够更快 & 更准确（先做工 & 后做工的区别）。

2.4）我们使用 Rust 构建了整套 knowledge index

包括：

• GitHub 代码数据
• 开发文档数据
• 搜索引擎数据

3）更好地召回当前场景下需要的外部知识

根据优先做工的法则，我们在 encoding 的时候对于原始的 knowledge 数据做了很多处理：

• 对代码进行程序分析
• 对开发文档进行逻辑级别的 chunk 分块
• 对网页信息的提取 & page ranking 优化

3.1）做完了上面的工作之后保证了我们在 retrieve 的时候获取到的数据本身就是结构化的了，不需要做太多的处理，而且可以提升召回的准确率。
现在再来看 a16z 的这张图，就是在每个步骤上扩展出了对应的组件，核心本质并没有变。

2022 年基于这套 RAG system 做的搜索引擎 Perplexity 每个月已经拥有了几千万的流量，LangChain 也获得了几亿美金的估值。

不管是通用的 RAG，还是专有的 RAG，这是一个做得马马虎虎很容易的领域，但是要做到 90 分很难。

每一步骤都没有最佳实践，例如 embedding chunk size，是否需要接搜索引擎，都需要根据实际的业务场景来多试。

相关的论文非常多，但是并不是每篇论文里面提到的方法都是有用的。