向量數(shù)據(jù)庫是如何工作的？

向量數(shù)據(jù)庫和 Embedding 是當(dāng)前 AI 領(lǐng)域的熱門話題。

Pinecone 是一家向量數(shù)據(jù)庫公司，剛剛以約 10 億美元的估值籌集了 1 億美元。

Shopify、Brex、Hubspot 等公司都在他們的 AI 應(yīng)用程序中使用向量數(shù)據(jù)庫和 Embedding。那么，它們究竟是什么，它們是如何工作的，以及為什么它們在 AI 中如此重要呢？讓我們一探究竟。

我們先看第一個問題，什么是 Embedding？你可能在 Twitter 上已經(jīng)看到這個詞被無數(shù)次提及。

簡單來說，Embedding 就是一個多維向量數(shù)組，由系列數(shù)字組成 。它們能夠代表任何東西，比如文本、音樂、視頻等等。我們這里將主要關(guān)注文本。

創(chuàng)建 Embedding 的過程非常簡單。這主要依靠 Embedding 模型（例如：OpenAI 的 Ada）。

你將你的文本發(fā)送給模型，模型會為你生成該數(shù)據(jù)的向量結(jié)果，這可以被存儲并在之后使用。

Embedding 之所以重要，是因為它們賦予我們進(jìn)行語義搜索的能力 ，也就是通過相似性進(jìn)行搜索，比如通過文本的含義。

因此，在這個例子中，我們可以在一個向量空間上表示“男人”、“國王”、“女人”和“王后”，你可以非常容易地看到它們在向量空間之間的關(guān)系。

來看一個更直觀的例子：

假設(shè)你是一個有一大箱玩具的小孩?，F(xiàn)在，你想找出一些類似的玩具，比如一個玩具汽車和一個玩具巴士。它們都是交通工具，因此它們是相似的。

這就是所謂的 “語義相似性”—— 表示*某種程度上** 事物具有*相似的含義或想法 。

現(xiàn)在假設(shè)你有兩個相關(guān)聯(lián)但并不完全相同的玩具，比如一個玩具汽車和一個玩具公路。它們并不完全相同，但因為汽車通常在公路上行駛，所以它們是相互關(guān)聯(lián)的。

那么，Embedding 為何如此重要呢？主要是由于大語言模型（LLM）存在上下文限制 。在一個理想的世界中，我們可以在一個 LLM 提示中放入無限數(shù)量的詞語。但是，正如許多人所知，目前我們還做不到。以 OpenAI 的 GPT 為例，它限制在大約在 4096 - 32k 個 token。

因此，由于其 “內(nèi)存”（即我們可以填充到其 token 的詞語的數(shù)量），我們與 LLM 的交互方式受到了嚴(yán)重限制。這就是為什么你不能將一個 PDF 文件復(fù)制粘貼到 ChatGPT 中并要求它進(jìn)行總結(jié)的原因。（當(dāng)然，現(xiàn)在由于有了 gpt4-32k，你可能可以做到這一點了）

那么，怎么把 Embedding 和 LLM 關(guān)聯(lián)起來解決 token 長度限制的問題呢？實際上，我們可以利用 Embedding，只將相關(guān)的文本注入到 LLM 的上下文窗口中。

讓我們來看一個具體的例子：

假設(shè)你有一個龐大的 PDF 文件，可能是一份國會聽證會的記錄（呵呵）。你有點懶，不想閱讀整個文件，而且由于其頁數(shù)眾多，你無法復(fù)制粘貼整個內(nèi)容。這就是一個 Embedding 的典型使用場景。

所以你將 PDF 的文本內(nèi)容先分成塊，然后借助 Embedding 將文本塊變成向量數(shù)組，并將其存儲在數(shù)據(jù)庫中。

在存儲分塊的向量數(shù)組時，通常還需要把向量數(shù)組和文本塊之間的關(guān)系一起存儲，這樣后面我們按照向量檢索出相似的向量數(shù)組后，能找出對應(yīng)的文本塊，一個參考的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類似于這樣：

{

[1,2,3,34]:'文本塊1',
[2,3,4,56]:'文本塊2',
[4,5,8,23]:'文本塊3',

……



}

現(xiàn)在你提出一個問題：“他們對 xyz 說了什么”。我們先把問題“他們對 xyz 說了什么？”借助 Embedding 變成向量數(shù)組，比如[1,2,3]。

現(xiàn)在我們有兩個向量：你的問題 [1,2,3] 和 PDF [1,2,3,34]，然后，我們利用相似性搜索，將問題向量與我們龐大的 PDF 向量進(jìn)行比較。OpenAI 的 Embedding 推薦使用的是余弦相似度。

好了，現(xiàn)在我們有最相關(guān)的三個 Embedding 及其文本，我們現(xiàn)在可以利用這三個輸出，并配合一些提示工程將其輸入到 LLM 中。例如：

已知我們有上下文：文本塊 1，文本塊 2，文本塊 3。

現(xiàn)在有用戶的問題：他們對 xyz 說了什么？

請根據(jù)給定的上下文，如實回答用戶的問題。

如果你不能回答，那么如實告訴用戶“我無法回答這個問題”。

就這樣，LLM 會從你的 PDF 中獲取相關(guān)的文本部分，然后嘗試如實回答你的問題。

這就簡單的闡述了 Embedding 和 LLM 如何為任何形式的數(shù)據(jù)提供相當(dāng)強大的類似聊天的能力。這也是所有那些“與你的網(wǎng)站/PDF/等等進(jìn)行對話” 的功能如何工作的！

請注意 Embedding 并非 FINE-TUNING。

來源：twitter-thread.com/t/ZH/ 1655626066331938818




審核編輯：劉清