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Rerank模型哪款最强?详解如何轻松集成到你的项目中!

发布日期:2024-07-31 07:13:26 浏览次数: 8814
作者:AI技术研习社

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昨天的文章中我们提到,可以使用Rerank对RAG系统进行优化。揭开RAG重排序(Rerankers)和两阶段检索(Two-Stage Retrieval)的神秘面纱

今天,我们动手在项目中实现Rerank。

Rerank的目的是通过重新排序检索结果,提升文档与查询的相关性。其优势在于能够进一步提高检索准确性,确保最相关的文档排在前列,从而显著提升系统的整体性能和用户体验,如下图所示。

因为在搜索的时候存在随机性,就是我们在RAG中第一次召回的结果往往不太满意的原因。但是这也没办法,如果你的索引有数百万甚至千万的级别,那你只能牺牲一些精确度,换回时间。

这时候我们可以做的就是增加top_k的大小,比如从原来的10个,增加到100个。

然后再使用更精确的算法来做rerank,使用一一计算打分的方式,做好排序。比如100次的遍历相似度计算的时间,我们还是可以接受的。

有朋友问我,Rerank如何集成到项目中呢?

答案就是:Rerank模型的方式集成到项目中。

在HuggingFace上面搜索,发现有很多Rerank模型,如下图。

新的reranker模型:发布跨编码器模型 BAAI/bge-reranker-base 和 BAAI/bge-reranker-large ,它们比嵌入模型更强大。

我们建议使用/微调它们来重新排名嵌入模型返回的前 k 个文档。

如何使用bge-reranker-large 模型呢?https://huggingface.co/BAAI/bge-reranker-large和bge-reranker-base下载模型。

下面,我们以 BAAI/bge-reranker-large 这个模型为例进行说明,我个人推荐的、最简单的方案是使用 FlagEmbedding 这个库:

第一种方式:FlagEmbedding 库

pip install -U FlagEmbedding

获取获取相关性分数(分数越高表明相关性越高):

from FlagEmbedding import FlagRerankerreranker = FlagReranker('BAAI/bge-reranker-large', use_fp16=True) # Setting use_fp16 to True speeds up computation with a slight performance degradation
score = reranker.compute_score(['query', 'passage'])print(score)
scores = reranker.compute_score([['what is panda?', 'hi'], ['what is panda?', 'The giant panda (Ailuropoda melanoleuca), sometimes called a panda bear or simply panda, is a bear species endemic to China.']])print(scores)

第二种方式:HuggingFace库

import torchfrom transformers import AutoModelForSequenceClassification, AutoTokenizer
tokenizer = AutoTokenizer.from_pretrained('BAAI/bge-reranker-large')model = AutoModelForSequenceClassification.from_pretrained('BAAI/bge-reranker-large')model.eval()
pairs = [['what is panda?', 'hi'], ['what is panda?', 'The giant panda (Ailuropoda melanoleuca), sometimes called a panda bear or simply panda, is a bear species endemic to China.']]with torch.no_grad():inputs = tokenizer(pairs, padding=True, truncation=True, return_tensors='pt', max_length=512)scores = model(**inputs, return_dict=True).logits.view(-1, ).float()    print(scores)

所以,当在RAG 项目中,使用Embedding 求出topN的时候,N可以大一点儿,然后重新组织问题和检索出来的答案。

比如,question是问题,top_n_answers是Embedding返回的结果,得到Rerank的新数据结构。

new_rerank_pairs = [[question, answer] for answer in top_n_answers]

目前rerank模型里面,最好的应该是cohere,不过它是收费的。

开源的是智源发布的bge-reranker-base和bge-reranker-large。bge-reranker-large的能力基本上接近cohere,而且在一些方面还更好。

几乎所有的Embeddings都在重排之后显示出更高的命中率和MRR,所以rerank的效果是非常显著的。

embedding模型和rerank模型的组合也会有影响,可能需要开发者在实际过程中去调测最佳组合。

下面是一个使用Huggingface和Faiss进行Rerank的Python代码示例。这个示例将展示如何从一个初始的文档集合中检索文档并通过Rerank优化排序,以提升检索结果的相关性。

在没有使用Rerank之前,只通过Embedding,检索Top3。

from langchain.vectorstores import FAISSfrom langchain_core.documents import Documentfrom langchain.text_splitter import CharacterTextSplitterfrom langchain.embeddings import HuggingFaceEmbeddings
texts = ['哪个快递公司最好?','我该选哪家快递?','哪个快递最快?','哪家快递服务最可靠?','我应该用哪个快递寄包裹?','哪家快递性价比最高?','发货用哪个快递公司比较好?','哪个快递公司收费最合理?','选择哪个快递更安全?','哪个快递公司的客户服务最好?',    '发顺丰快递']
documents = []for idx, text in enumerate(texts):metadata = {"idx": idx}doc = Document(page_content=text, metadata=metadata)documents.append(doc)
text_splitter = CharacterTextSplitter(separator="\n", chunk_size=512)texts = text_splitter.split_documents(documents)
local_model_name = 'shibing624_text2vec-base-chinese'embeddings = HuggingFaceEmbeddings(model_name=local_model_name)
db = FAISS.from_documents(texts, embeddings)faiss_index = "vectors_db/hln_tb_faiss_index"db.save_local(faiss_index)
question = "发什么快递?"answers = db.similarity_search(question, k=3)print(answers)

得到的结果是:

[Document(page_content='哪个快递最快?', metadata={'idx': 2}), Document(page_content='发货用哪个快递公司比较好?', metadata={'idx': 6}), Document(page_content='我应该用哪个快递寄包裹?', metadata={'idx': 4})]

加入Rerank 之后,Top改成Top10。

from FlagEmbedding import FlagReranker
# 构造一个 FlagReranker 实例,设置 use_fp16 为 true 可以加快计算速度reranker = FlagReranker('BAAI/bge-reranker-large', use_fp16=True)
new_rerank_pairs = [[question, answer.page_content] for answer in answers]# 计算多对文本间的相关性评分scores = reranker.compute_score(new_rerank_pairs)print(scores)

最后讲一下Rerank的微调。

准备数据:

{"query": "Five women walk along a beach wearing flip-flops.", "pos": ["Some women with flip-flops on, are walking along the beach"], "neg": ["The 4 women are sitting on the beach.", "There was a reform in 1996.", "She's not going to court to clear her record.", "The man is talking about hawaii.", "A woman is standing outside.", "The battle was over. ", "A group of people plays volleyball."]}{"query": "A woman standing on a high cliff on one leg looking over a river.", "pos": ["A woman is standing on a cliff."], "neg": ["A woman sits on a chair.", "George Bush told the Republicans there was no way he would let them even consider this foolish idea, against his top advisors advice.", "The family was falling apart.", "no one showed up to the meeting", "A boy is sitting outside playing in the sand.", "Ended as soon as I received the wire.", "A child is reading in her bedroom."]}

运行微调脚本:

torchrun --nproc_per_node {number of gpus} \-m FlagEmbedding.reranker.run \--output_dir {path to save model} \--model_name_or_path BAAI/bge-reranker-base \--train_data ./toy_finetune_data.jsonl \--learning_rate 6e-5 \--fp16 \--num_train_epochs 5 \--per_device_train_batch_size {batch size; set 1 for toy data} \--gradient_accumulation_steps 4 \--dataloader_drop_last True \--train_group_size 16 \--max_len 512 \--weight_decay 0.01 \--logging_steps 10

参数:

per_device_train_batch_size训练中的批量大小。

train_group_size:训练中查询的正数和负数。总有一个正数,所以这个参数将控制负数的数量 (#negatives=train_group_size-1)。注意到否定的数量不应大于数据 "neg":List[str] 中的否定数量。除了此组中的底片外,批次内的底片也将用于微调。

讲完了Rerank,再来看看大模型最新消息:

Llama 3.1 405B 已正式开源!

Llama 3.1 405B 在性能上可与 GPT-4 等闭源模型相媲美,在通用知识、可控性、数学、工具使用和多语言翻译上表现出色。

支持 128K 上下文长度, 405B、8B 、70B 三个型号。

同时还发布了 Llama Guard 3 和 Prompt Guard 等安全工具,及 Llama Stack API,以促进第三方项目更容易地使用 Llama 模型。

Llama 3 将会集成图像、视频和语音的功能,能够识别图像和视频并支持通过语音进行交互,此功能目前正在开发中。

Meta 使用了超过 16,000 个 H100 GPU 来训练 Llama 3.1 405B,为了支持大规模生产推理,Meta 对模型进行了量化,使其能够在单个服务器节点上运行。

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