【LangChain系列】第八篇：文档问答

在机器学习和自然语言处理的快速发展中，大型语言模型是处理各种任务的非常有用的工具。其中一项引起人们极大兴趣的任务是对文档进行问答，其中 LLM 用于根据 PDF、网页或公司内部文件等文档的内容提供准确的回答。这篇博文将深入探讨使用 LLM 对文档进行问答的迷人世界，探索嵌入和向量存储等关键概念。我们还将逐步完成整个过程，并向您介绍LangChain库，该库简化了这些技术的实现。

一、文档问答

想象一下，你拥有一个虚拟助手，可以根据文档立即回答您的问题，这就是使用 LLM 对文档进行问答的实用性：

from dotenv import load_dotenv, find_dotenv

_ = load_dotenv(find_dotenv())

from langchain.chains.retrieval_qa.base import RetrievalQA
from langchain.vectorstores.docarray import DocArrayInMemorySearch
from langchain_community.document_loaders.csv_loader import CSVLoader
from langchain_openai import ChatOpenAI
from IPython.display import display, Markdown
from langchain.indexes import VectorstoreIndexCreator

1.使用 LLM 根据文档回答问题

LLM 是在海量数据集上训练的，但如果你需要他们根据他们以前从未见过的文档来回答问题怎么办？这就是奇迹发生的地方。通过将 LLM 与外部数据源相结合，您可以使它们更加灵活并适应您的特定用例。

from langchain_openai import OpenAI

llm_replacement_model = OpenAI(temperature=0, model="gpt-3.5-turbo-instruct")

path = "OutdoorClothingCatalog_1000.csv"
loader = CSVLoader(file_path=path)
index = VectorstoreIndexCreator(vectorstore_cls=DocArrayInMemorySearch).from_loaders([loader])

query = "Please list all your shirts with sun protection in a table in markdown and summarize each one."
response = index.query(query, llm=llm_replacement_model)

display(Markdown(response))
# Output

2.嵌入

嵌入是文本的数字表示形式，用于捕获其语义含义。相似的文本将具有相似的嵌入，使我们能够在向量空间中比较和查找相关文档。

from langchain.document_loaders import CSVLoader

loader = CSVLoader(file_path=path)
docs = loader.load()
print(docs[0])

# Output
# Document(page_content=": 0\nname: Women's Campside Oxfords\ndescription: This ultracomfortable lace-to-toe Oxford boasts a super-soft canvas, thick cushioning, and quality construction for a broken-in feel from the first time you put them on. \n\nSize & Fit: Order regular shoe size. For half sizes not offered, order up to next whole size. \n\nSpecs: Approx. weight: 1 lb.1 oz. per pair. \n\nConstruction: Soft canvas material for a broken-in feel and look. Comfortable EVA innersole with Cleansport NXT® antimicrobial odor control. Vintage hunt, fish and camping motif on innersole. Moderate arch contour of innersole. EVA foam midsole for cushioning and support. Chain-tread-inspired molded rubber outsole with modified chain-tread pattern. Imported. \n\nQuestions? Please contact us for any inquiries.", 
#         metadata={'source': '/home/voldemort/Downloads/Code/Langchain_Harrison_Chase/Course_1/OutdoorClothingCatalog_1000.csv', 'row': 0})

from langchain_openai import OpenAIEmbeddings
import os

openai_api_key = os.environ.get("OPENAI_API_KEY")
embeddings = OpenAIEmbeddings(openai_api_key=openai_api_key)
embed = embeddings.embed_query("Hi, my name is Rutam")
print(embed[:5])  
# Output
# [-0.007099587601852241, -0.01262648147645342, -0.016163436995450566, -0.0208622593573264, -0.013261977828921556]

3.矢量数据库

向量数据库存储这些嵌入，允许我们通过测量向量相似性来查找给定查询的相关文本块。

from langchain.indexes import VectorstoreIndexCreator

db = DocArrayInMemorySearch.from_documents(docs, embedding=embeddings)
query = "Please suggest a shirt with sunblocking"
docs = db.similarity_search(query)

3.检索问答

我们将从矢量存储创建一个检索器，并使用像 ChatOpenAI 这样的语言模型来生成文本。

from langchain_openai import ChatOpenAI

retriever = db.as_retriever()
llm = ChatOpenAI(temperature=0.0, model="gpt-3.5-turbo")

然后，我们将检索到的文档和查询结合起来，将它们传递给语言模型，并得到最终答案。

qdocs = "\n".join([docs[i].page_content for i in range(len(docs))])
response = llm.call_as_llm(
    f"{qdocs} Question: Please list shirts with sun protection in a table in markdown and summarize each one."
)

二、LangChain链

虽然我们可以手动实现上述过程，但LangChain提供了一个强大的抽象，称为RetrievalQA，可以简化该过程。

qa_stuff = RetrievalQA.from_chain_type(llm=llm, chain_type="stuff", retriever=retriever, verbose=True)
response = qa_stuff.invoke(query)
response = index.query(query, llm=llm)
index = VectorstoreIndexCreator(
    vectorstore_cls=DocArrayInMemorySearch,
    embedding=embeddings,
).from_loaders([loader])

1.检索QA链

RetrievalQA 链封装了检索和问答过程，可以轻松自定义嵌入、向量存储和链类型等组件。

2.链条类型

LangChain针对不同场景提供多种链式：

• Stuff：将所有文档合并到一个提示符中（在上面的示例中使用）。

• Map-reduce：独立处理文档块，然后进行汇总。

• Refine：以迭代方式构建以前的答案。

• Map-rerank：对每个文档进行评分，选择最高分。

小结

今天我们学习的是基于LangChain对文档进行问答，使用 LLM 对文档进行问答从未如此简单。使用 LangChain，您可以使用嵌入和向量存储等尖端技术来使您的 LLM 更加灵活和适应性强。无论您是在构建虚拟助手、增强产品搜索，还是探索自然语言处理的新领域，可能性都是无穷无尽的。

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