微信扫码
添加专属顾问
引言
大语言模型(LLM)为行业带来变革,具备强大的生成能力,在与知识库和检索器等工具相结合时,能够高效推动聊天机器人和 Agent 等高级生成式 AI(GenAI)应用的发展。与 LLMs 互动的过程中,最核心的部分是提示(prompt)。Prompt 是指用于指导这些模型执行特定任务的命令。然而,制定有效的 Prompt 是一个细致且复杂的过程,常需借助如思维链(Chain-of-Thought)和 ReAct 等高级技术。随着这些技术的发展,Prompt 的复杂性日益增加。此外,即使是相同的 Prompt ,在不同的 LLM(如 GPT-4 和 Gemini)之间也可能因其预训练方法和数据集的不同而产生差异化的结果。这一挑战引发了业内对 Prompt 工程的研究,这是一项专注于调整和优化 Prompt 以获得更佳和更定制化结果的劳动密集型任务。
尽管手动制作 Prompt 对于简单的 LLM 应用效果尚可,但对于涉及多个组件的复杂 LLM 基础设施,这一过程十分耗时。DSPy 为开发者与语言模型互动方式带来了变革——通过引入一个可编程接口,实现了模型 Prompt 和权重的算法优化,从而帮助相关人员更高效地开发语言模型。DSPy 已支持无缝集成 Milvus 向量数据库,通过程序化方法自动优化检索增强生成(RAG)应用。
在接下来的部分中,我们将探讨 DSPy 的本质及其操作机制,并提供一个实际示例,展示如何使用 DSPy 和 Milvus 向量数据库构建和优化一个 RAG 应用。
什么是 DSPy?
DSPy 是由斯坦福 NLP 组推出的一种程序化框架,旨在优化语言模型中的 Prompt 和权重,这在 LLM 跨多个 pipeline 阶段集成时尤其有用。它提供了各种可组合和声明式模块,以 Python 语法指导 LLM。
与依赖手动制作和调整提示的传统提示工程技术不同,DSPy 学习查询-答案示例,并模仿这一学习过程来生成为特定结果量身定做的优化提示。这种方法允许动态重组整个 pipeline,精确地针对任务的细微差别进行定制,从而免去了开发人员持续手动调整提示的麻烦。
关键概念和基本组件
DSPy 的自动化 Prompt 优化和模型微调部分由三个基本组件构成:签名(Signatures)、模块(Modules)和优化器(Optimizers,之前被称为 Teleprompters)。
签名(Signature)
签名是声明性的规范,定义了 DSPy 模块的输入/输出行为,用于告诉语言模型应执行哪些任务,而不是我们应如何设置 prompt 语言模型。
一个签名包括三个基本元素:
语言模型旨在解决的子任务的简洁描述。
我们提供给语言模型的一个或多个输入字段的描述(例如,输入问题)。
我们期望从语言模型得到的一个或多个输出字段的描述(例如,问题的答案)。
以下是一些流行的 LLM 任务的签名示例:
问题回答:"question -> answer"
情感分类:"sentence -> sentiment"
检索增强型问题回答:"context, question -> answer"
带推理的多项选择题回答:"question, choices -> reasoning, selection"
这些签名指导 DSPy 高效地在各种模块中协调 LLM 操作,促进 LLM 流畅且精确地执行任务。
模块(Module)
DSPy 模块在 LLM pipeline 中抽象了传统的 prompting 技术。它们具有三个关键特性:
每个内置模块抽象出一个特定的 prompting 技术(如 Chain of Thoughts 或 ReAct)并处理 DSPy 签名。
DSPy 模块具有可学习的参数,包括 prompt 组件和 LLM 权重,使它们能够处理输入并生成输出。
DSPy 模块可以组合,从而创建更大、更复杂的模块。
DSPy 提供七个内置模块以满足各种用途,包括 dspy.ReAct、dspy.ChainofThought、dspy.Predict、dspy.ProgramOfThought、dspy.ReAct、dspy.MultiChainComparison 和 dspy.Retrieve。
优化器(Optimizers)
DSPy 优化器(此前被称为 Teleprompters)是用来微调 DSPy 程序参数的算法,如 prompts 和 LLM 权重,以达到某些指标(如准确性)的最大值。一个典型的 DSPy 优化器需要三个输入:
您的 DSPy 程序:可以是单一模块(例如 dspy.Predict)或复杂的多模块程序。
您选择的指标:一个评估程序输出并为其打分的函数(分数越高表示结果越好)。
一组训练输入:通常只需要 5 到 10 个示例。
一旦您定义了训练数据、模块和指标,优化器将优化 LLM 权重、prompt 指令和少数示例演示,以提高程序效率。例如,BootstrapFewShot 优化器生成与指定度量一致的答案,而像 COT(Chain of Thought)这样的模块生成结构化推理以得出准确的答案。DSPy 记录这些成功的实例和理由作为处理未来测试查询的少数示例演示。
除了上述核心组件外,DSPy 还整合了数据、指标(metric)和断言(assertion)作为补充组件,丰富了其功能并改善了其适应能力。更多详细信息,请参阅 DSPy 文档。
DSPy 工作流程:构建高效的 LLM Pipeline
DSPy 在构建 LLM Pipeline 中扮演了什么样的角色?为了清晰起见,我们可以将整个过程分解为几个关键步骤。
首先,您必须定义您的任务并准备一些示例输入(通常不带标签,或者按需只带最终输出的标签)。
其次,通过选择内置模块来构建您的 pipeline,为每个模块分配一个签名(输入/输出规范),并无缝地将这些模块整合到您的 Python 代码中。
第三,定义您的 pipeline 的验证逻辑,包括使用哪些指标和示例输入来评估 prompt 的质量和最终结果。
第四,使用 DSPy 优化器编译您的代码,它会生成高质量的指令和自动化的 few-shot示例或更新的 LLM 权重。
最后,通过迭代过程优化您的数据集、程序或验证逻辑,以达到 pipeline 所需的性能水平。持续评估和改进,以满足不断变化的要求并优化结果。
DSPy vs. LlamaIndex/LangChain/AutoGPT
与 LangChain、LlamaIndex 和 AutoGPT 等许多其他流行的 AI 框架相比,DSPy 的方法具有显著的区别。下面是它们之间的差异和相似之处的详细比较:
LangChain 是一个用于创建定制应用的工具包。它利用各种语言模型和实用程序包,允许开发者根据特定需求定制应用。
LlamaIndex 是一个旨在简化各种私有数据源与语言模型集成的编排框架。它简化了数据处理和处理任务。
AutoGPT 是一个由 GPT-4 和 GPT3.5 驱动的高级 AI Agent。它根据预定义的规则和目标进行决策和行动,强调自主性和决策能力。
DSPy 的独特功能:
DSPy 能自动化生成并优化 prompt,增强了开发人员与语言模型的互动能力。
与专注于使用预定义模块进行高级应用开发的 LangChain 和 LlamaIndex 不同,DSPy 提供了强大的通用模块,能够在自定义 pipeline 中学习 prompt 或微调 LLM。DSPy 的优势在于其根据变化的数据、程序控制流调整或目标语言变化动态适应 prompt 和微调 LLMs 的能力。这种自动化的优化过程可以以最小的投入生成更高质量的输出,特别适用于开发者将他们的原型程序扩展为更复杂的生产用途的场景。
DSPy 非常适合追求轻量、需要自动优化编程模型的用例,无需依赖 LangChain 和 LlamaIndex 提供的预定义 prompt 和集成。
DSPy 与 Milvus 向量数据库的集成
Milvus 是一款高度灵活、可靠且速度极快的云原生开源向量数据库。它支持向量相似性搜索,适用于构建各种 GenAI 和检索增强生成(RAG)应用。Milvus 已作为检索模块以 MilvusRM Client 的形式集成到 DSPy 工作流程中,从而助力开发人员快速高效地搭建 RAG pipeline。
使用 Milvus 和 DSPy 搭建 RAG 应用
通过检索增强生成(RAG),大型语言模型(LLMs)能够访问外部知识库,搜索这些知识库中与用户查询相关的上下文信息,并生成精炼的回答。
在本文示例中,我们将使用 GPT-3.5 (gpt-3.5-turbo) 来生成答案,并构建一个简单的 RAG 应用。我们通过 MilvusRM 使用 Milvus 作为向量存储(Vector Store),并利用 DSPy 来配置和优化 RAG pipeline。
前提条件
正式开始搭建 RAG 应用前,请先安装 MilvusRM Client和 Milvus。
运行以下指令安装 MilvusRM。
pip install dspy-ai[milvus]
阅读文档了解如何安装 Milvus。
加载数据集
本例中,我们使用 HotPotQA 数据集用于训练。该数据集中包含了复杂的问答对,我们可以通过 HotPotQA class 加载数据集。
from dspy.datasets import HotPotQA
# Load the dataset.
dataset = HotPotQA(train_seed=1, train_size=20, eval_seed=2023, dev_size=50, test_size=0)
# Tell DSPy that the 'question' field is the input. Any other fields are labels and/or metadata.
trainset = [x.with_inputs('question') for x in dataset.train]
devset = [x.with_inputs('question') for x in dataset.dev]
将数据导入 Milvus 向量数据库
将上下文信息导入 Milvus Collection 中,以便后续进行向量检索。这个 Collection 应包含一个 embedding 字段和一个text 字段。我们使用 OpenAI 的 text-embedding-3-small 模型作为默认的查询 Embedding 模型。
import requests
MILVUS_URI = "http://localhost:19530"
MILVUS_TOKEN = ""from pymilvus import MilvusClient, DataType, Collection
from dspy.retrieve.milvus_rm import openai_embedding_function
client = MilvusClient(
uri=MILVUS_URI,
token=MILVUS_TOKEN
)
if 'dspy_example' not in client.list_collections():
client.create_collection(
collection_name="dspy_example",
overwrite= True,
dimension=1536,
primary_field_name="id",
vector_field_name="embedding",
id_type="int",
metric_type="IP",
max_length=65535,
enable_dynamic=True
)
text = requests.get('https://raw.githubusercontent.com/wxywb/dspy_dataset_sample/master/sample_data.txt').text
for idx, passage in enumerate(text.split('\n')):
if len(passage) == 0:
continue
client.insert(collection_name="dspy_example", data = [{"id": idx , "embedding": openai_embedding_function(passage)[0], "text": passage}])
定义 MilvusRM
接着,需要定义 MilvusRM。
from dspy.retrieve.milvus_rm import MilvusRM
import os
import dspy
os.environ["OPENAI_API_KEY"] = "<YOUR_OPENAI_API_KEY>"
retriever_model = MilvusRM(collection_name="dspy_example",uri=MILVUS_URI,token=MILVUS_TOKEN, # ignore this if no token is required for Milvus connection
embedding_function = openai_embedding_function
)
turbo = dspy.OpenAI(model='gpt-3.5-turbo')
dspy.settings.configure(lm=turbo)
构建 Signature
现在我们已经加载了数据,让我们开始为 Pipeline 的子任务定义签名。原本,我们可以将签名简单定义为输入question和输出answer。但由于我们需要构建一个 RAG Pipeline,我们需要从 Milvus 检索上下文信息。因此,本例中,我们将签名定义为context, question --> answer。
class GenerateAnswer(dspy.Signature):"""Answer questions with short factoid answers."""
context = dspy.InputField(desc="may contain relevant facts")
question = dspy.InputField()
answer = dspy.OutputField(desc="often between 1 and 5 words")
我们简单描述了context和answer字段,以生成清晰的指南,帮助模型根据接收到的信息生成内容。
搭建 Pipeline
现在,让我们来定义 RAG Pipeline。
class RAG(dspy.Module):
def __init__(self, rm):
super().__init__()
self.retrieve = rm
# This signature indicates the task imposed on the COT module.
self.generate_answer = dspy.ChainOfThought(GenerateAnswer)
def forward(self, question):
# Use milvus_rm to retrieve context for the question.
context = self.retrieve(question).passages
# COT module takes "context, query" and output "answer".
prediction = self.generate_answer(context=context, question=question)
return dspy.Prediction(context=[item.long_text for item in context], answer=prediction.answer)
运行 Pipeline 并获取结果
现在,我们已经成功搭建了 RAG Pipeline。让我们运行 Pipeline 并查看结果。
rag = RAG(retriever_model)
print(rag("who write At My Window").answer)
# The result:# 'Townes Van Zandt'
评估数据集的量化结果。
from dspy.evaluate.evaluate import Evaluate
from dspy.datasets import HotPotQA
evaluate_on_hotpotqa = Evaluate(devset=devset, num_threads=1, display_progress=False, display_table=5)
metric = dspy.evaluate.answer_exact_match
score = evaluate_on_hotpotqa(rag, metric=metric)
print('rag:', score)
# The result:# rag: 50.0
优化 Pipeline
在定义了这个程序之后,下一步是编译。这个过程会更新每个模块内的参数以提升性能。编译过程依赖于三个关键因素:
训练集:我们将利用训练数据集中的 20 个问答对示例来进行这次演示。
验证指标:我们将建立一个简单的 validate_context_and_answer 指标,用于验证预测答案的准确性,并确保检索到的上下文中包含所需答案。
特定优化器(Teleprompter):DSPy 的编译器整合了多个 teleprompter,可有效优化程序。
from dspy.teleprompt import BootstrapFewShot
# Validation logic: check that the predicted answer is correct.# Also check that the retrieved context does contain that answer.def validate_context_and_answer(example, pred, trace=None):
answer_EM = dspy.evaluate.answer_exact_match(example, pred)
answer_PM = dspy.evaluate.answer_passage_match(example, pred)
return answer_EM and answer_PM
# Set up a basic teleprompter, which will compile our RAG program.
teleprompter = BootstrapFewShot(metric=validate_context_and_answer)
# Compile!
compiled_rag = teleprompter.compile(rag, trainset=trainset)
# Now compiled_rag is optimized and ready to answer your new question!
评估编译的 RAG 项目。
score = evaluate_on_hotpotqa(compiled_rag, metric=metric)
print(score)
print('compile_rag:', score)
# The result:# compile_rag: 52.0
评估打分从 50.0 上升至52.0,体现了回答质量得到了提升。
总结
DSPy 通过其可编程接口带来了语言模型交互的变革,这一接口使得模型 prompt 和权重实现了算法化和自动优化。使用 DSPy 搭建 RAG,开发人员能够轻松适应不同的语言模型或数据集,极大地减少了繁琐劳动和人工干预的必要。
此外,DSPy 集成了 Milvus 向量数据库,在其工作流中引入了 MilvusRM 检索模块。这样一来,开发者可以在 RAG 应用中将 prompt 优化和模型参数调整工作变得自动化,从而最终提高答案质量。如果您想了解更多信息,请查看 DSPy 文档中关于 MilvusRM 的详细指南!
53AI,企业落地大模型首选服务商
产品:场景落地咨询+大模型应用平台+行业解决方案
承诺:免费POC验证,效果达标后再合作。零风险落地应用大模型,已交付160+中大型企业
2026-07-02
天工 3.2 重磅升级:Skywork Tags 上线,给 Agent 一张工牌,邀其加入你的工作群聊
2026-07-02
Context Infra 会是 AI 领域的下一个热点
2026-07-01
一文了解|SkillScan 智能体技能安全扫描最佳实践
2026-07-01
协作的逆向演进:从 Agent 逻辑重构团队管理
2026-07-01
港科大郭毅可谈Agentic AI时代的核心命题:人机共生,人不可能退场
2026-07-01
Sonnet 5终于来了,然而Opus 4.8现在有点尴尬
2026-07-01
AI可观测性:Prompt、Tool Call、Trace、Token全链路追踪
2026-07-01
AI Infra 全景图:Agent Framework、调度、编排、沙箱、记忆管理、Tracing 分层拆解
2026-04-15
2026-04-07
2026-04-07
2026-04-24
2026-04-17
2026-04-05
2026-04-05
2026-04-14
2026-04-24
2026-04-22
欢迎您使用【53AI 官方网站】(以下简称“本网站”或“我们”)。本《会员服务协议》(以下简称“本协议”)是您(以下简称“会员”或“用户”)与【深圳市博思协创网络科技有限公司】之间关于注册、登录及使用本网站会员服务所订立的法律协议。
在您注册或登录前,请务必审慎阅读、充分理解各条款内容,特别是免除或限制责任的条款、知识产权条款、争议解决条款等。此类条款将以加粗形式提示您注意。 当您通过微信公众号授权、手机验证码验证或其他方式成功登录本网站时,即视为您已完全理解并同意接受本协议的全部内容。
一、 定义
本网站:指由【深圳市博思协创网络科技有限公司】运营的,域名为【53ai.com】的网站及相关移动端页面。
会员服务:指本网站向注册会员提供的知识库文章查阅、内容检索及其他相关增值服务。
知识库内容:指本网站发布的包括但不限于文字、图表、数据、研究报告、行业分析等数字化内容资源。
二、 账号注册与登录
登录方式:本网站支持以下登录方式,您可根据实际情况选择:
微信公众号授权登录:您同意将您的微信OpenID信息授权给本网站,用于创建或关联会员账号。
手机验证码登录:您需提供真实有效的手机号码,并通过短信验证码完成身份验证与登录/注册。
账号安全:您的账号仅限您本人使用,禁止赠与、借用、租用、转让或售卖。因您保管不善导致的账号被盗、密码泄露等损失,由您自行承担。
实名认证:根据相关法律法规要求,我们可能要求您在特定功能下完成实名认证。如您拒绝提供,可能无法使用部分或全部服务。
未成年人保护:若您未满18周岁,请在法定监护人的陪同下阅读本协议,并在征得监护人同意后使用本服务。
三、 服务内容与规范
知识库查阅权限:会员登录后,有权按照其会员等级对应的权限范围,在线浏览、检索本网站知识库中的相关文章及内容。
服务变更:我们有权根据业务发展需要,调整、变更或终止部分服务内容,并将以网站公告、公众号消息等方式提前通知。
禁止行为:您在使用服务时不得实施以下行为:
利用技术手段批量爬取、下载、转存知识库内容;
将知识库内容用于商业目的或未经授权地向第三方传播;
干扰本网站正常运行或侵犯其他用户合法权益;
发布违法违规信息或从事违反公序良俗的活动。
四、 知识产权声明
权利归属:本网站知识库中的排版设计、软件代码等内容的知识产权均归【公司全称】或原权利人所有,受《中华人民共和国著作权法》等法律保护。
有限许可:本网站授予会员一项非独占、不可转让、不可转授权的普通许可,仅限于个人学习、研究之目的在线查阅知识库内容。
侵权追责:未经书面许可,任何单位或个人不得以任何形式复制、转载、摘编、镜像、汇编或以其他方式使用上述内容。一经发现,我们保留追究其法律责任的权利。
五、 个人信息保护
我们重视对您个人信息的保护。关于我们如何收集、使用、存储和保护您的个人信息,请单独阅读 《隐私政策》。
您通过微信公众号授权或手机号验证所提供的信息,我们将严格按照《个人信息保护法》的规定处理,仅用于身份识别、服务提供及安全验证等必要用途。
您可以随时通过网站设置或联系客服行使查阅、更正、删除个人信息及撤回授权同意的权利。
六、 免责声明
内容准确性:知识库内容仅供参考,不构成专业建议。我们不对其完整性、准确性、时效性作任何明示或暗示的保证,您应自行判断并承担使用风险。
不可抗力:因自然灾害、政策法规变化、网络故障、第三方平台接口异常(如微信接口维护、运营商短信通道故障)等不可抗力导致的服务中断或延迟,我们不承担违约责任。
第三方链接:本网站可能包含指向第三方网站的链接,该等网站的内容和服务不受我们控制,请您自行甄别风险。
七、 违约责任
如您违反本协议约定,我们有权视情节采取警告、限制功能、暂停服务、注销账号等措施,并保留要求赔偿损失的权利。
如因您的违约行为导致我们遭受行政处罚、第三方索赔或商誉损失,您应承担全部赔偿责任(包括但不限于罚款、赔偿金、律师费、公证费等)。
八、 法律适用与争议解决
本协议的订立、执行和解释均适用中华人民共和国大陆地区法律。
因本协议产生的或与本协议有关的任何争议,双方应友好协商解决;协商不成的,任何一方均可向【公司所在地】有管辖权的人民法院提起诉讼。
九、 其他
本协议构成双方就本服务达成的完整协议,取代此前任何口头或书面约定。
本协议任一条款被认定为无效或不可执行的,不影响其他条款的效力。
我们对本协议享有最终解释权,并在法律允许的范围内保留随时修改的权利。修改后的协议一经公布即生效,继续使用服务即视为同意修订内容。