使用 LlamaIndex 从 PDF 文档构建知识图谱 RAG

发布日期：2024-08-06 12:37:51 浏览次数： 3392

作者：码农大牛毛

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之前，我从 PDF 文档中实现了 RAG LLM 。检索增强生成 (RAG) 的概念是向大型语言模型 (LLM) 提供来自外部知识源（如 PDF 文档、CSV 文件等）的补充信息。这使它们能够生成更准确、更符合上下文的响应。但是，RAG 难以处理广泛的异构信息。RAG 利用向量数据库，该数据库基于不同实体（如单词或短语）的高维向量表示来测量它们之间的相似性或相关性。它忽略了实体的结构和关系。例如，在向量表示中，“员工”一词可能比“信息”与“雇主”更相关，因为它在向量空间中看起来更接近。

这可以通过引入知识图谱来实现，知识图谱是一种将数据组织为节点和边的数据结构，可增强检索信息的语境性。知识图谱由主语-谓语-宾语三元组组成，其中主语/宾语由节点表示，谓语/关系由边表示。例如，在这个三元组“雇主 — 提交 — 索赔”中，“提交”是谓语，表示“雇主”和“索赔”之间的关系。通过三元组表示，知识图谱数据库可以使复杂的数据搜索更加准确和高效。

执行

安装依赖项

!pip 安装 -q pypdf 
!pip 安装 -q python-dotenv 
!pip 安装 -q pyvis 
!pip 安装 -q transformers einops 加速 langchain bitsandbytes sentence_transformers langchain-community langchain-core 
!pip 安装 -q llama-index 
!pip 安装 -q llama-index-llms-huggingface 
!pip 安装 -q llama-index-embeddings-langchain 
!pip 安装 -q llama-index-embeddings-huggingface

LlamaIndex：一个简单、灵活的数据框架，用于将自定义数据源连接到 LLM
SimpleDirectoryReader：将数据从本地文件加载到 LlamaIndex 的最简单方法
KnowledgeGraphIndex：从非结构化文本自动构建知识图谱
SimpleGraphStore：简单图形存储索引
PyVis：一个用于可视化和构建图形网络的 Python 库

启用诊断日志记录

日志记录为代码执行提供了有价值的见解。

导入操作系统、日志记录、系统日志

记录.basicConfig（流=sys.stdout，级别=logging.INFO）
日志记录.getLogger（）。addHandler（日志记录.StreamHandler（流=sys.stdout））

连接 Huggingface API

使用您的 Huggingface 推理 API 端点进行更新

从huggingface_hub导入登录

os.environ[ "HF_KEY" ] = "您的 Hugging Face 访问令牌在此处"
 login(token=os.environ.get( 'HF_KEY' ),add_to_git_credential= True )

加载 PDF 文档

创新不列颠哥伦比亚省创新者技能计划
卑诗省艺术委员会申请协助

从llama_index.core导入SimpleDirectoryReader

文档 = SimpleDirectoryReader(input_dir= "/content/" , required_exts= ".pdf" ).load_data()

构建知识图谱索引

使用 HuggingFace 创建本地嵌入

HuggingFaceEmbeddings 是 LangChain 库中的一个类，它为 Hugging Face 的句子转换器模型提供了一个包装器，用于生成文本嵌入。它允许您使用 Hugging Face 上的任何句子嵌入模型来执行语义搜索、文档聚类和问答等任务。multi-qa-MiniLM-L6-cos-v1本练习使用 HF 句子转换器模型。

从llama_index.embeddings.huggingface导入HuggingFaceEmbedding 

EMBEDDING_MODEL_NAME = “sentence-transformers/multi-qa-MiniLM-L6-cos-v1”

 embed_model = HuggingFaceEmbedding(model_name=EMBEDDING_MODEL_NAME，embed_batch_size= 10 )

从 ServiceContext 迁移到 Settings

LlamaIndex v0.10.0 中引入了一个新的全局 Settings 对象，旨在取代旧的 ServiceContext 配置。

新的 Settings 对象是一个全局设置，其参数是延迟实例化的。LLM 或嵌入模型等属性仅在底层模块实际需要时才会加载。

从llama_index.core导入设置

Settings.embed_model = embed_model 
Settings.chunk_size = 256
 Settings.chunk_overlap = 50

当文档被录入索引时，它们会被分割成具有一定重叠度的块。这称为“分块”。默认块大小为 1024，而默认块重叠度为 20。我们将块大小设置为 256，重叠度为 50，因为我们的文档长度较短。更多分块策略可在此处找到。

定义自定义提示

从llama_index.core导入PromptTemplate 

system_prompt = """<|SYSTEM|># 您是人工智能管理助理。
您的目标是仅使用提供的上下文准确回答问题。
""" 

# 这将包装 llama-index 内部的默认提示
query_wrapper_prompt = PromptTemplate( "<|USER|>{query_str><|ASSISTANT|>" ) 

LLM_MODEL_NAME = "meta-llama/Llama-2-7b-chat-hf"

设置法学硕士 (LLM)

导入torch
从llama_index.llms.huggingface导入HuggingFaceLLM 

llm = HuggingFaceLLM( 
context_window= 4096 , 
max_new_tokens= 512 , 
generate_kwargs={ "temperature" : 0.1 , "do_sample" : False }, 
system_prompt=system_prompt, 
query_wrapper_prompt=query_wrapper_prompt, 
tokenizer_name=LLM_MODEL_NAME, 
model_name=LLM_MODEL_NAME, 
device_map= "auto" , 
# 如果使用 CUDA 则取消注释此行以减少内存使用
model_kwargs={ "torch_dtype" : torch.float16 , "load_in_8bit" : True } 
) 

Settings.llm = llm

构建知识图谱索引

从llama_index.core.storage.storage_context导入StorageContext
从llama_index.core导入SimpleDirectoryReader、KnowledgeGraphIndex
从llama_index.core.graph_stores导入SimpleGraphStore 

#设置存储上下文
graph_store = SimpleGraphStore() 
storage_context = StorageContext.from_defaults(graph_store=graph_store) 

index = KnowledgeGraphIndex.from_documents(documents=documents, 
 max_triplets_per_chunk= 3 , 
 storage_context=storage_context, 
 embed_model=embed_model, 
include_embeddings= True )

max_triplets_per_chunk ：从文本的每个块中提取的三元组的最大数量。减少此数字可以加快处理速度，因为需要处理的三元组更少。
include_embeddings ：控制是否在索引中包含嵌入。默认值为 False，因为生成嵌入可能需要大量计算。

可视化知识图谱

从pyvis.network导入Network 
g = index.get_networkx_graph() 
net = Network(notebook= True , cdn_resources= "in_line" , directed= True ) 
net.from_nx(g) 
net.save_graph( "rag_graph.html" )
从IPython.display导入HTML，显示
HTML(filename= "rag_graph.html" )

询问

query_engine = index.as_query_engine(llm=llm, similarity_top_k=5)

done = False
但未完成：
print（“*” *30）
question = input（“输入您的问题：”）
response = query_engine.query（question）print 
（ response）
done = input（“结束聊天？（y/n）：”）== “y”