一套完整的 RAG 腳手架，附完整代碼，基于LangChain

大家好，我是 Ai 學(xué)習(xí)的老章。

最近 RAG（檢索增強(qiáng)生成）這個(gè)概念火得一塌糊涂，各種優(yōu)化方案層出不窮。如果你還在為如何構(gòu)建一個(gè)高效、智能的 RAG 系統(tǒng)而苦惱，或者想深入了解 RAG 的各種高級(jí)玩法，那么今天老章要給大家安利一個(gè)寶藏項(xiàng)目——bRAG-langchain！

這個(gè)項(xiàng)目簡(jiǎn)直就是 RAG 領(lǐng)域的“葵花寶典”，它通過(guò)一系列精心設(shè)計(jì)的 Jupyter Notebooks，帶你從 RAG 的基本架構(gòu)，一路玩轉(zhuǎn)到多查詢、路由、高級(jí)檢索和重排等各種騷操作。跟著它走，你的 RAG 系統(tǒng)絕對(duì)能脫胎換骨！

什么是 bRAG-langchain？

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，bRAG-langchain 是一個(gè)專注于探索LangChain 框架下 RAG 技術(shù)的開(kāi)源項(xiàng)目。它不僅僅是代碼的堆砌，更是一套系統(tǒng)性的學(xué)習(xí)路徑，旨在幫助開(kāi)發(fā)者理解并實(shí)踐 RAG 的各種高級(jí)策略。

項(xiàng)目巧妙地將復(fù)雜的 RAG 概念拆解成一個(gè)個(gè)獨(dú)立的 Jupyter Notebooks，每個(gè) Notebook 都聚焦于一個(gè)特定的主題，讓你能夠循序漸進(jìn)地掌握 RAG 的精髓。

從零到英雄：bRAG-langchain 項(xiàng)目深度解析，你的一站式高級(jí) RAG 應(yīng)用開(kāi)發(fā)指南

在人工智能領(lǐng)域，檢索增強(qiáng)生成（RAG）已成為構(gòu)建智能、可靠、能引用特定知識(shí)的語(yǔ)言模型的關(guān)鍵技術(shù)。然而，從一個(gè)簡(jiǎn)單的概念到一個(gè)生產(chǎn)級(jí)的 RAG 系統(tǒng)，中間充滿了挑戰(zhàn)。如何超越基礎(chǔ)的“向量搜索+LLM”，構(gòu)建一個(gè)真正強(qiáng)大、精確且高效的 RAG 應(yīng)用？

答案就在 bRAG-langchain 這個(gè)開(kāi)源項(xiàng)目中。

bRAG-langchain不僅僅是一個(gè)代碼庫(kù)，它更像是一本互動(dòng)式的教科書(shū)。通過(guò)一系列精心設(shè)計(jì)的 Jupyter Notebooks，該項(xiàng)目為開(kāi)發(fā)者和 AI 愛(ài)好者們提供了一條從入門到精通的清晰學(xué)習(xí)路徑。

本文將帶您深入探索bRAG-langchain，理解其核心架構(gòu)，并領(lǐng)略其如何通過(guò)一系列進(jìn)階技術(shù)，將一個(gè)基礎(chǔ)的 RAG 應(yīng)用逐步打造成一個(gè)智能、高效的知識(shí)問(wèn)答系統(tǒng)。

宏觀視角：RAG 架構(gòu)解析

在深入代碼之前，我們首先需要理解一個(gè)典型的 RAG 系統(tǒng)是如何工作的。bRAG-langchain項(xiàng)目中提供的這張架構(gòu)圖清晰地展示了其核心流程：

RAG 詳細(xì)架構(gòu)圖

這個(gè)流程可以分解為以下幾個(gè)關(guān)鍵階段：

1. 文檔加載與切分 (Loading & Splitting):首先，系統(tǒng)加載你的原始文檔（如 PDF、Markdown、網(wǎng)頁(yè)等），并將其切割成更小的、易于處理的文本塊 (Chunks)。

2. 向量化 (Embedding):使用像 OpenAI 這樣的模型，將每個(gè)文本塊轉(zhuǎn)換為一個(gè)向量（一串?dāng)?shù)字）。這個(gè)向量代表了文本塊在多維空間中的語(yǔ)義位置。

3. 向量存儲(chǔ) (Vector Store):將這些文本塊及其對(duì)應(yīng)的向量存儲(chǔ)在一個(gè)專門的數(shù)據(jù)庫(kù)中，如ChromaDB或Pinecone。這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)能以極高的效率進(jìn)行向量相似度搜索。

4. 檢索 (Retrieval):當(dāng)用戶提出問(wèn)題時(shí)，系統(tǒng)同樣將問(wèn)題向量化，然后在向量數(shù)據(jù)庫(kù)中搜索與之最相似的文本塊，并將它們作為“上下文”檢索出來(lái)。

5. 生成 (Generation):最后，系統(tǒng)將用戶的原始問(wèn)題和檢索到的上下文信息，一同“喂”給大型語(yǔ)言模型（LLM），讓 LLM 基于給定的上下文來(lái)生成一個(gè)精準(zhǔn)、可靠的答案。

整個(gè)過(guò)程由LangChain框架進(jìn)行編排和粘合，極大地簡(jiǎn)化了開(kāi)發(fā)流程。

動(dòng)手實(shí)踐：項(xiàng)目設(shè)置

理論講完了，讓我們親自動(dòng)手。bRAG-langchain的上手過(guò)程非常簡(jiǎn)單：

1. 克隆項(xiàng)目庫(kù):

   git clone https://github.com/bRAGAI/bRAG-langchain.git

2. 安裝依賴:

   pip install -r requirements.txt

3. 配置環(huán)境變量:

   cp .env.example .env

   然后，編輯新創(chuàng)建的.env文件，填入你的 OpenAI、Cohere 等平臺(tái)的 API 密鑰。

完成以上步驟后，你就可以開(kāi)始探索了！項(xiàng)目根目錄下的full_basic_rag.ipynb是一個(gè)絕佳的起點(diǎn)，它包含了一個(gè)完整、基礎(chǔ)的 RAG 聊天機(jī)器人的所有代碼，讓你可以在幾分鐘內(nèi)就擁有一個(gè)可以運(yùn)行的原型。

進(jìn)階之旅：Notebooks 核心內(nèi)容探索

bRAG-langchain的精髓在于其notebooks/目錄下的系列教程。它引導(dǎo)你從一個(gè)最基礎(chǔ)的 RAG 開(kāi)始，逐步為其添加高級(jí)功能。

[1]_rag_setup_overview.ipynb- 奠定基石

這是你的“Hello, World!”。這個(gè) Notebook 詳細(xì)演示了 RAG 的基礎(chǔ)構(gòu)建模塊：如何加載文檔、切塊、使用 OpenAI 進(jìn)行向量化，以及如何將它們存入 ChromaDB 向量數(shù)據(jù)庫(kù)。這是后續(xù)所有高級(jí)功能的基礎(chǔ)。

[2]_rag_with_multi_query.ipynb- 超越簡(jiǎn)單搜索

問(wèn)題:用戶的提問(wèn)方式可能是模糊或多方面的，單一的向量搜索可能無(wú)法命中最佳答案。解決方案:**多查詢檢索 (Multi-Query Retrieval)**。這個(gè) Notebook 教你如何利用 LLM，根據(jù)用戶的原始問(wèn)題自動(dòng)生成多個(gè)不同角度的子問(wèn)題。例如，當(dāng)用戶問(wèn)“如何構(gòu)建一個(gè)好的 RAG 系統(tǒng)？”時(shí)，LLM 可能會(huì)自動(dòng)生成“RAG 的關(guān)鍵組件是什么？”、“評(píng)估 RAG 性能的指標(biāo)有哪些？”等子問(wèn)題。通過(guò)對(duì)這些子問(wèn)題分別進(jìn)行檢索并合并結(jié)果，系統(tǒng)能撒下一張更大的網(wǎng)，從而捕獲到更全面、更相關(guān)的上下文。

[3]_rag_routing_and_query_construction.ipynb- 構(gòu)建智能路由

問(wèn)題:并非所有問(wèn)題都需要通過(guò)向量搜索來(lái)回答。有些可能是簡(jiǎn)單的對(duì)話，有些可能需要查詢結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。解決方案:**路由 (Routing)**。這是通往智能 Agent 的關(guān)鍵一步。該 Notebook 演示了如何構(gòu)建一個(gè)“路由器”，它首先分析用戶的意圖，然后智能地將請(qǐng)求分發(fā)到不同的處理鏈上。例如，一個(gè)問(wèn)題可以被路由到：

• 一個(gè)用于向量搜索的 RAG 鏈。

• 一個(gè)用于總結(jié)對(duì)話歷史的摘要鏈。

• 一個(gè)用于回答常規(guī)問(wèn)題的普通 LLM 鏈。

這使得你的應(yīng)用不再是一個(gè)單功能的問(wèn)答機(jī)器人，而是一個(gè)能處理復(fù)雜任務(wù)的智能系統(tǒng)。

[4]_rag_indexing_and_advanced_retrieval.ipynb- 探索高級(jí)索引

問(wèn)題:如何索引數(shù)據(jù)與如何檢索數(shù)據(jù)同等重要。僅索引原始文本塊可能限制了檢索的效果。解決方案:**多重表示索引 (Multi-representation Indexing)**。這個(gè) Notebook 引入了一個(gè)強(qiáng)大的概念：除了索引原始文本塊，我們還可以索引該文本塊的多種其他“表示”，例如：

• 該文本塊的摘要。

• 由 LLM 生成的、與該文本塊相關(guān)的可能問(wèn)題。

這樣，即使用戶的提問(wèn)方式與原文措辭差異很大，也可能通過(guò)摘要或可能問(wèn)題命中相關(guān)的上下文，極大地提升了檢索的召回率。

[5]_rag_retrieval_and_reranking.ipynb- 精益求精的重排序

問(wèn)題:初步檢索出的文檔列表可能數(shù)量很多，且相關(guān)性良莠不齊，甚至存在干擾信息。解決方案:**重排序 (Re-ranking)**。這是提升 RAG 質(zhì)量的最后一道關(guān)鍵工序。該 Notebook 演示了如何引入一個(gè)“第二階段”模型（如 Cohere 的 Re-ranker 或 Reciprocal Rank Fusion 算法），對(duì)初步檢索到的文檔列表進(jìn)行重新打分和排序，確保最相關(guān)、最重要的信息排在最前面。這能顯著提升 LLM 生成答案的質(zhì)量和準(zhǔn)確性。

為什么bRAG-langchain是一個(gè)必藏項(xiàng)目？

• 實(shí)踐出真知:它不是枯燥的理論，而是你可以直接運(yùn)行、修改和實(shí)驗(yàn)的可執(zhí)行代碼。

• 結(jié)構(gòu)化學(xué)習(xí)路徑:從基礎(chǔ)到高級(jí)，循序漸進(jìn)，完美匹配人類的學(xué)習(xí)曲線。

• 緊跟前沿技術(shù):涵蓋了多查詢、路由、重排序、多重表示等現(xiàn)代 RAG 系統(tǒng)的核心高級(jí)技術(shù)。

• 絕佳的樣板工程:full_basic_rag.ipynb為你提供了一個(gè)可以快速啟動(dòng)自己項(xiàng)目的完美起點(diǎn)。

bRAG-langchain項(xiàng)目為所有希望在 RAG 領(lǐng)域深耕的開(kāi)發(fā)者提供了一個(gè)寶貴的資源庫(kù)。它不僅展示了如何“構(gòu)建”一個(gè) RAG 應(yīng)用，更重要的是，它揭示了如何“構(gòu)建一個(gè)好”的 RAG 應(yīng)用。

準(zhǔn)備好成為一名 RAG 專家了嗎？現(xiàn)在就去克隆這個(gè)項(xiàng)目，深入探索這些 Notebooks 吧！別忘了在 GitHub 上給它一個(gè) Star 來(lái)支持作者的辛勤工作！

項(xiàng)目鏈接:https://github.com/bRAGAI/bRAG-langchain/