前言

过去半年，随着ChatGPT的火爆，直接带火了整个LLM这个方向，然LLM毕竟更多是基于过去的经验数据预训练而来，没法获取最新的知识，以及各企业私有的知识

  • 为了获取最新的知识，ChatGPT plus版集成了bing搜索的功能，有的模型则会调用一个定位于 “链接各种AI模型、工具的langchain”的bing功能
  • 为了处理企业私有的知识，要么基于开源模型微调，要么也可以通过langchain作为一种外挂的内部知识库 (类似存在本地的数据库一样)

所以越来越多的人开始关注langchain并把它与LLM结合起来应用，更直接推动了数据库、知识图谱与LLM的结合应用

本文侧重讲解

  • LLM与langchain/数据库/知识图谱的结合应用，且解读langchain-ChatGLM项目的关键源码，不只是把它当做一个工具使用，因为对工具的原理更了解，则对工具的使用更顺畅
  • 其中，解读langchain-ChatGLM项目源码其实不易，因为涉及的项目、技术点不少，所以一开始容易绕晕，好在根据该项目的流程一步步抽丝剥茧之后，给大家呈现了清晰的代码架构
    过程中，我从接触该langchain-ChatGLM项目到整体源码梳理清晰并写清楚历时了近一周，而大家有了本文之后，可能不到一天便可以理清了(提升近7倍效率) ​​​，这便是本文的价值和意义之一

阅读过程中若有任何问题，欢迎随时留言，会一一及时回复/解答，共同探讨、共同深挖

第一部分 什么是LangChain：LLM的外挂/功能库

1.1 langchain的整体组成架构

通俗讲，所谓langchain (官网地址、GitHub地址)，即把AI中常用的很多功能都封装成库，且有调用各种商用模型API、开源模型的接口，支持以下各种组件

初次接触的朋友一看这么多组件可能直接晕了(封装的东西非常多，感觉它想把LLM所需要用到的功能/工具都封装起来)，为方便理解，我们可以先从大的层面把整个langchain库划分为三个大层：基础层、能力层、应用层

1.1.1 基础层：models、LLMs、index

  • Models：模型
    各种类型的模型和模型集成，比如OpenAI的各个API/GPT-4等等，为各种不同基础模型提供统一接口
    比如通过API完成一次问答

    import os
os.environ["OPENAI_API_KEY"] = '你的api key'
from langchain.llms import OpenAIllm = OpenAI(model_name="text-davinci-003",max_tokens=1024)
llm("怎么评价人工智能")
  • LLMS层
    这一层主要强调对models层能力的封装以及服务化输出能力，主要有：
    \rightarrow  各类LLM模型管理平台：强调的模型的种类丰富度以及易用性
    \rightarrow  一体化服务能力产品：强调开箱即用
    \rightarrow  差异化能力：比如聚焦于Promp管理(包括提示管理、提示优化和提示序列化)、基于共享资源的模型运行模式等等

    比如Google's PaLM Text APIs，再比如 llms/openai.py 文件下

            model_token_mapping = {"gpt-4": 8192,"gpt-4-0314": 8192,"gpt-4-0613": 8192,"gpt-4-32k": 32768,"gpt-4-32k-0314": 32768,"gpt-4-32k-0613": 32768,"gpt-3.5-turbo": 4096,"gpt-3.5-turbo-0301": 4096,"gpt-3.5-turbo-0613": 4096,"gpt-3.5-turbo-16k": 16385,"gpt-3.5-turbo-16k-0613": 16385,"text-ada-001": 2049,"ada": 2049,"text-babbage-001": 2040,"babbage": 2049,"text-curie-001": 2049,"curie": 2049,"davinci": 2049,"text-davinci-003": 4097,"text-davinci-002": 4097,"code-davinci-002": 8001,"code-davinci-001": 8001,"code-cushman-002": 2048,"code-cushman-001": 2048,}
  • Index：索引
    对用户私域文本、图片、PDF等各类文档进行存储和检索(相当于结构化文档，以便让外部数据和模型交互)，具体实现上有两个方案：
    \rightarrow  Vector方案：即对文件先切分为Chunks，在按Chunks分别编码存储并检索，可参考此代码文件：https://github.com/hwchase17/langchain/blob/master/langchain/indexes/vectorstore.py
    \rightarrow  KG方案：这部分利用LLM抽取文件中的三元组，将其存储为KG供后续检索，可参考此代码文件：https://github.com/hwchase17/langchain/blob/master/langchain/indexes/graph.py

    为了索引，便不得不牵涉以下这些能力
    Document Loaders    ，文档加载的标准接口
    与各种格式的文档及数据源集成，比如 Email、Markdown、PDF (所以可以做类似ChatPDF这样的应用)、Youtube …
    相近的还有
    docstore，其中包含：
    document_transformers

    embeddings，涉及到各种embeddings算法，分别体现在各种代码文件中：
    elasticsearch.py、google_palm.py、gpt4all.py、huggingface.py、huggingface_hub.py
    llamacpp.py、minimax.py、modelscope_hub.py、mosaicml.py
    openai.py
    sentence_transformer.py、spacy_embeddings.py、tensorflow_hub.py、vertexai.py

1.1.2 能力层：Chains、Memory、Tools

如果基础层提供了最核心的能力，能力层则给这些能力安装上手、脚、脑，让其具有记忆和触发万物的能力，包括：Chains、Memory、Tool三部分

  • Chains：链接
    简言之，相当于包括一系列对各种组件的调用，可能是一个 Prompt 模板，一个语言模型，一个输出解析器，一起工作处理用户的输入，生成响应，并处理输出

    具体而言，则相当于按照不同的需求抽象并定制化不同的执行逻辑，Chain可以相互嵌套并串行执行，通过这一层，让LLM的能力链接到各行各业
    比如与Elasticsearch数据库交互的：elasticsearch_database
    比如基于知识图谱问答的：graph_qa
    其中的代码文件：chains/graph_qa/base.py 便实现了一个基于知识图谱实现的问答系统，具体步骤为
    首先，根据提取到的实体在知识图谱中查找相关的信息「这是通过 self.graph.get_entity_knowledge(entity) 实现的，它返回的是与实体相关的所有信息，形式为三元组」
    然后，将所有的三元组组合起来，形成上下文
    最后，将问题和上下文一起输入到qa_chain，得到最后的答案

    比如能自动生成代码并执行的：llm_math等等
    比如面向私域数据的：qa_with_sources，其中的这份代码文件 chains/qa_with_sources/vector_db.py 则是使用向量数据库的问题回答
    比如面向SQL数据源的：sql_database，可以重点关注这份代码文件：chains/sql_database/base.py

    比如面向模型对话的：chat_models，包括这些代码文件：__init__.py、anthropic.py、azure_openai.py、base.py、fake.py、google_palm.py、human.py、jinachat.py、openai.py、promptlayer_openai.py、vertexai.py

    另外，还有比较让人眼前一亮的：
    constitutional_ai：对最终结果进行偏见、合规问题处理的逻辑，保证最终的结果符合价值观
    llm_checker：能让LLM自动检测自己的输出是否有没有问题的逻辑

  • Memory：记忆
    简言之，用来保存和模型交互时的上下文状态，处理长期记忆

    具体而言，这层主要有两个核心点：
    \rightarrow  对Chains的执行过程中的输入、输出进行记忆并结构化存储，为下一步的交互提供上下文，这部分简单存储在Redis即可
    \rightarrow  根据交互历史构建知识图谱，根据关联信息给出准确结果，对应的代码文件为：memory/kg.py

  • Tools层，工具
    其实Chains层可以根据LLM + Prompt执行一些特定的逻辑，但是如果要用Chain实现所有的逻辑不现实，可以通过Tools层也可以实现，Tools层理解为技能比较合理，典型的比如搜索、Wikipedia、天气预报、ChatGPT服务等等

1.1.3 应用层：Agents

  • Agents：代理
    简言之，有了基础层和能力层，我们可以构建各种各样好玩的，有价值的服务，这里就是Agent

    具体而言，Agent 作为代理人去向 LLM 发出请求，然后采取行动，且检查结果直到工作完成，包括LLM无法处理的任务的代理 (例如搜索或计算，类似ChatGPT plus的插件有调用bing和计算器的功能)
    比如，Agent 可以使用维基百科查找 Barack Obama 的出生日期，然后使用计算器计算他在 2023 年的年龄

    # pip install wikipedia
from langchain.agents import load_tools
from langchain.agents import initialize_agent
from langchain.agents import AgentTypetools = load_tools(["wikipedia", "llm-math"], llm=llm)
agent = initialize_agent(tools, llm, agent=AgentType.ZERO_SHOT_REACT_DESCRIPTION, verbose=True)agent.run("奥巴马的生日是哪天? 到2023年他多少岁了?")

    此外，关于Wikipedia可以关注下这个代码文件：langchain/docstore/wikipedia.py ...

最终langchain的整体技术架构可以如下图所示 (查看高清大图，此外，这里还有另一个架构图)

1.2 langchain的部分应用示例：联网搜索 + 文档问答

但看理论介绍，你可能没法理解langchain到底有什么用，为方便大家理解，特举几个langchain的应用示例

1.2.1 通过 Google 搜索并返回答案

由于需要借助 Serpapi 来进行实现，而Serpapi 提供了 Google 搜索的API 接口

故先到 Serpapi 官网(https://serpapi.com/)上注册一个用户，并复制他给我们生成 API key，然后设置到环境变量里面去

import os
os.environ["OPENAI_API_KEY"] = '你的api key'
os.environ["SERPAPI_API_KEY"] = '你的api key'

然后，开始编写代码

from langchain.agents import load_tools
from langchain.agents import initialize_agent
from langchain.llms import OpenAI
from langchain.agents import AgentType# 加载 OpenAI 模型
llm = OpenAI(temperature=0,max_tokens=2048) # 加载 serpapi 工具
tools = load_tools(["serpapi"])# 如果搜索完想再计算一下可以这么写
# tools = load_tools(['serpapi', 'llm-math'], llm=llm)# 如果搜索完想再让他再用python的print做点简单的计算，可以这样写
# tools=load_tools(["serpapi","python_repl"])# 工具加载后都需要初始化，verbose 参数为 True，会打印全部的执行详情
agent = initialize_agent(tools, llm, agent=AgentType.ZERO_SHOT_REACT_DESCRIPTION, verbose=True)# 运行 agent
agent.run("What's the date today? What great events have taken place today in history?")

1.2.2 用不到 50 行代码实现一个文档对话机器人

众所周知，由于ChatGPT训练的数据只更新到 2021 年，因此它不知道互联网最新的知识(除非它调用搜索功能bing)，而利用 “LangChain + ChatGPT的API” 则可以用不到 50 行的代码然后实现一个和既存文档的对话机器人

假设所有 2022 年更新的内容都存在于 2022.txt 这个文档中，那么通过如下的代码，就可以让 ChatGPT 来支持回答 2022 年的问题

其中原理也很简单：

  1. 对用户的输入/prompt向量化
  2. 文档分词
  3. 文档分割
  4. 文本向量化
    向量化了才能进行向量之间相似度的计算
  5. 向量化的文本存到向量数据库里
  6. 根据用户的输入/prompt去向量数据里寻找答案(答案的判定是基于prompt/输入与文本中相关段落向量的相似性匹配)
  7. 最后通过LLM返回答案
#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-import os                            # 导入os模块，用于操作系统相关的操作
import jieba as jb                   # 导入结巴分词库
from langchain.chains import ConversationalRetrievalChain   # 导入用于创建对话检索链的类
from langchain.chat_models import ChatOpenAI                # 导入用于创建ChatOpenAI对象的类
from langchain.document_loaders import DirectoryLoader      # 导入用于加载文件的类
from langchain.embeddings import OpenAIEmbeddings           # 导入用于创建词向量嵌入的类
from langchain.text_splitter import TokenTextSplitter       # 导入用于分割文档的类
from langchain.vectorstores import Chroma                   # 导入用于创建向量数据库的类# 初始化函数，用于处理输入的文档
def init():  files = ['2022.txt']      # 需要处理的文件列表for file in files:        # 遍历每个文件with open(f"./data/{file}", 'r', encoding='utf-8') as f:   # 以读模式打开文件data = f.read()   # 读取文件内容cut_data = " ".join([w for w in list(jb.cut(data))])       # 对读取的文件内容进行分词处理cut_file = f"./data/cut/cut_{file}"      # 定义处理后的文件路径和名称with open(cut_file, 'w') as f:           # 以写模式打开文件f.write(cut_data)                    # 将处理后的内容写入文件# 新建一个函数用于加载文档
def load_documents(directory):  # 创建DirectoryLoader对象，用于加载指定文件夹内的所有.txt文件loader = DirectoryLoader(directory, glob='**/*.txt')  docs = loader.load()  # 加载文件return docs  # 返回加载的文档# 新建一个函数用于分割文档
def split_documents(docs):  # 创建TokenTextSplitter对象，用于分割文档text_splitter = TokenTextSplitter(chunk_size=1000, chunk_overlap=0)  docs_texts = text_splitter.split_documents(docs)  # 分割加载的文本return docs_texts  # 返回分割后的文本# 新建一个函数用于创建词嵌入
def create_embeddings(api_key):  # 创建OpenAIEmbeddings对象，用于获取OpenAI的词向量embeddings = OpenAIEmbeddings(openai_api_key=api_key)  return embeddings  # 返回创建的词嵌入# 新建一个函数用于创建向量数据库
def create_chroma(docs_texts, embeddings, persist_directory):  # 使用文档，embeddings和持久化目录创建Chroma对象vectordb = Chroma.from_documents(docs_texts, embeddings, persist_directory=persist_directory)  vectordb.persist()      # 持久化存储向量数据return vectordb         # 返回创建的向量数据库# load函数，调用上面定义的具有各个职责的函数
def load():docs = load_documents('./data/cut')        # 调用load_documents函数加载文档docs_texts = split_documents(docs)         # 调用split_documents函数分割文档api_key = os.environ.get('OPENAI_API_KEY')   # 从环境变量中获取OpenAI的API密钥embeddings = create_embeddings(api_key)      # 调用create_embeddings函数创建词嵌入# 调用create_chroma函数创建向量数据库vectordb = create_chroma(docs_texts, embeddings, './data/cut/')  # 创建ChatOpenAI对象，用于进行聊天对话openai_ojb = ChatOpenAI(temperature=0, model_name="gpt-3.5-turbo")  # 从模型和向量检索器创建ConversationalRetrievalChain对象chain = ConversationalRetrievalChain.from_llm(openai_ojb, vectordb.as_retriever())  return chain  # 返回该对象# 调用load函数，获取ConversationalRetrievalChain对象
chain = load()  # 定义一个函数，根据输入的问题获取答案
def get_ans(question):  chat_history = []      # 初始化聊天历史为空列表result = chain({       # 调用chain对象获取聊天结果'chat_history': chat_history,  # 传入聊天历史'question': question,          # 传入问题})return result['answer']      # 返回获取的答案if __name__ == '__main__':       # 如果此脚本作为主程序运行s = input('please input:')   # 获取用户输入while s != 'exit':      # 如果用户输入的不是'exit'ans = get_ans(s)    # 调用get_ans函数获取答案print(ans)  # 打印答案s = input('please input:')  # 获取用户输入

//待更

第二部分 基于LangChain + ChatGLM-6B的本地知识库问答

2.1 核心步骤：如何通过LangChain+LLM实现本地知识库问答

GitHub上有一个利用 langchain 思想实现的基于本地知识库的问答应用，目标期望建立一套对中文场景与开源模型支持友好、可离线运行的知识库问答解决方案，这是其GitHub地址

  • 该项目受 GanymedeNil 的项目 document.ai，和 AlexZhangji 创建的 ChatGLM-6B Pull Request 启发，建立了全流程可使用开源模型实现的本地知识库问答应用。现已支持使用 ChatGLM-6B、 ClueAI/ChatYuan-large-v2 等大语言模型的接入
  • 该项目中 Embedding 默认选用的是 GanymedeNil/text2vec-large-chinese，LLM 默认选用的是 ChatGLM-6B，依托上述模型，本项目可实现全部使用开源模型离线私有部署

本项目实现原理如下图所示 (与基于文档的问答 大同小异，过程包括：1 加载文档 -> 2 读取文档 -> 3/4文档分割 -> 5/6 文本向量化 -> 8/9 问句向量化 -> 10 在文档向量中匹配出与问句向量最相似的top k个 -> 11/12/13 匹配出的文本作为上下文和问题一起添加到prompt中 -> 14/15提交给LLM生成回答)

  1. 第一阶段：加载文件-读取文件-文本分割(Text splitter)
    加载文件    ：这是读取存储在本地的知识库文件的步骤
    读取文件：读取加载的文件内容，通常是将其转化为文本格式
    文本分割(Text splitter)：按照一定的规则(例如段落、句子、词语等)将文本分割，以下只是示例代码(非langchain-ChatGLM项目的源码)

        def _load_file(self, filename):# 判断文件类型if filename.lower().endswith(".pdf"):  # 如果文件是 PDF 格式loader = UnstructuredFileLoader(filename)   # 使用 UnstructuredFileLoader 加载器来加载 PDF 文件text_splitor = CharacterTextSplitter()      # 使用 CharacterTextSplitter 来分割文件中的文本docs = loader.load_and_split(text_splitor)  # 加载文件并进行文本分割else:          # 如果文件不是 PDF 格式loader = UnstructuredFileLoader(filename, mode="elements")  # 使用 UnstructuredFileLoader 加载器以元素模式加载文件text_splitor = CharacterTextSplitter()      # 使用 CharacterTextSplitter 来分割文件中的文本docs = loader.load_and_split(text_splitor)  # 加载文件并进行文本分割return docs    # 返回处理后的文件数据

  2. 第二阶段：文本向量化(embedding)-存储到向量数据库
    文本向量化(embedding)    ：这通常涉及到NLP的特征抽取，可以通过诸如TF-IDF、word2vec、BERT等方法将分割好的文本转化为数值向量

        # 初始化方法，接受一个可选的模型名称参数，默认值为 Nonedef __init__(self, model_name=None) -> None:  if not model_name:  # 如果没有提供模型名称# 使用默认的嵌入模型# 创建一个 HuggingFaceEmbeddings 对象，模型名称为类的 model_name 属性self.embeddings = HuggingFaceEmbeddings(model_name=self.model_name)

    存储到向量数据库：文本向量化之后存储到数据库vectorstore(FAISS)

    def init_vector_store(self):persist_dir = os.path.join(VECTORE_PATH, ".vectordb")  # 持久化向量数据库的地址print("向量数据库持久化地址: ", persist_dir)              # 打印持久化地址# 如果持久化地址存在if os.path.exists(persist_dir):  # 从本地持久化文件中加载print("从本地向量加载数据...")# 使用 Chroma 加载持久化的向量数据vector_store = Chroma(persist_directory=persist_dir, embedding_function=self.embeddings)  # 如果持久化地址不存在else:      # 加载知识库documents = self.load_knownlege()  # 使用 Chroma 从文档中创建向量存储vector_store = Chroma.from_documents(documents=documents, embedding=self.embeddings,persist_directory=persist_dir)  vector_store.persist()      # 持久化向量存储return vector_store             # 返回向量存储

    其中load_knownlege的实现为

    def load_knownlege(self):docments = []         # 初始化一个空列表来存储文档# 遍历 DATASETS_DIR 目录下的所有文件for root, _, files in os.walk(DATASETS_DIR, topdown=False):for file in files:filename = os.path.join(root, file)      # 获取文件的完整路径docs = self._load_file(filename)         # 加载文件中的文档# 更新 metadata 数据new_docs = []             # 初始化一个空列表来存储新文档for doc in docs:# 更新文档的 metadata，将 "source" 字段的值替换为不包含 DATASETS_DIR 的相对路径doc.metadata = {"source": doc.metadata["source"].replace(DATASETS_DIR, "")} print("文档2向量初始化中, 请稍等...", doc.metadata)  # 打印正在初始化的文档的 metadatanew_docs.append(doc)  # 将文档添加到新文档列表docments += new_docs      # 将新文档列表添加到总文档列表return docments      # 返回所有文档的列表

  3. 第三阶段：问句向量化
    这是将用户的查询或问题转化为向量，应使用与文本向量化相同的方法，以便在相同的空间中进行比较

  4. 第四阶段：在文本向量中匹配出与问句向量最相似的top k个
    这一步是信息检索的核心，通过计算余弦相似度、欧氏距离等方式，找出与问句向量最接近的文本向量

        def query(self, q):"""在向量数据库中查找与问句向量相似的文本向量"""vector_store = self.init_vector_store()docs = vector_store.similarity_search_with_score(q, k=self.top_k)for doc in docs:dc, s = docyield s, dc

  5. 第五阶段：匹配出的文本作为上下文和问题一起添加到prompt中
    这是利用匹配出的文本来形成与问题相关的上下文，用于输入给语言模型

  6. 第六阶段：提交给LLM生成回答
    最后，将这个问题和上下文一起提交给语言模型(例如GPT系列)，让它生成回答
    比如知识查询(代码来源)

    class KnownLedgeBaseQA:# 初始化def __init__(self) -> None:k2v = KnownLedge2Vector()      # 创建一个知识到向量的转换器self.vector_store = k2v.init_vector_store()     # 初始化向量存储self.llm = VicunaLLM()         # 创建一个 VicunaLLM 对象# 获得与查询相似的答案def get_similar_answer(self, query):# 创建一个提示模板prompt = PromptTemplate(template=conv_qa_prompt_template, input_variables=["context", "question"]  # 输入变量包括 "context"（上下文） 和 "question"（问题）)# 使用向量存储来检索文档retriever = self.vector_store.as_retriever(search_kwargs={"k": VECTOR_SEARCH_TOP_K}) docs = retriever.get_relevant_documents(query=query)  # 获取与查询相关的文本context = [d.page_content for d in docs]     # 从文本中提取出内容result = prompt.format(context="\n".join(context), question=query) # 格式化模板，并用从文本中提取出的内容和问题填充return result                 # 返回结果

如你所见，这种通过组合langchain+LLM的方式，特别适合一些垂直领域或大型集团企业搭建通过LLM的智能对话能力搭建企业内部的私有问答系统，也适合个人专门针对一些英文paper进行问答，比如比较火的一个开源项目：ChatPDF，其从文档处理角度来看，实现流程如下(图源)：

2.2 项目部署：langchain + ChatGLM-6B搭建本地知识库问答

2.2.1 部署过程一：支持多种使用模式

其中的LLM模型可以根据实际业务的需求选定，本项目中用的ChatGLM-6B，其GitHub地址为：https://github.com/THUDM/ChatGLM-6B
ChatGLM-6B 是⼀个开源的、⽀持中英双语的对话语⾔模型，基于 General LanguageModel (GLM) 架构，具有 62 亿参数。结合模型量化技术，用户可以在消费级的显卡上进行本地部署（INT4 量化级别下最低只需 6GB 显存）

ChatGLM-6B 使用了和 ChatGPT 相似的技术，针对中文问答和对话进行了优化。经过约 1T 标识符的中英双语训练，辅以监督微调、反馈自助、人类反馈强化学习等技术的加持，62 亿参数的 ChatGLM-6B 已经能生成相当符合人类偏好的回答

  1. 新建一个python3.8.13的环境（模型文件还是可以用的）

    conda create -n langchain python==3.8.13
  2. 拉取项目 
    git clone https://github.com/imClumsyPanda/langchain-ChatGLM.git
  3. 进入目录 
    cd langchain-ChatGLM
  4. 安装requirements.txt 
    conda activate langchain
pip install -r requirements.txt
  5. 当前环境支持装langchain的最高版本是0.0.166，无法安装0.0.174，就先装下0.0.166试下
    修改配置文件路径：

    vi configs/model_config.py
  6. 将chatglm-6b的路径设置成自己的 
    “chatglm-6b”: {
“name”: “chatglm-6b”,
“pretrained_model_name”: “/data/sim_chatgpt/chatglm-6b”,
“local_model_path”: None,
“provides”: “ChatGLM”
  7. 修改要运行的代码文件：webui.py 
    vi webui.py
  8. 将最后launch函数中的share设置为True，inbrowser设置为True
  9. 执行webui.py文件 
    python webui.py

    可能是网络问题，无法创建一个公用链接。可以进行云服务器和本地端口的映射，参考：https://www.cnblogs.com/monologuesmw/p/14465117.html

对应输出：

占用显存情况：大约15个G

2.2.2 部署过程二：支持多种社区上的在线体验

项目地址：https://github.com/thomas-yanxin/LangChain-ChatGLM-Webui
HUggingFace社区在线体验：https://huggingface.co/spaces/thomas-yanxin/LangChain-ChatLLM

另外也支持ModelScope魔搭社区、飞桨AIStudio社区等在线体验

  1. 下载项目

    git clone https://github.com/thomas-yanxin/LangChain-ChatGLM-Webui.git
  2. 进入目录 
    cd LangChain-ChatGLM-Webui
  3. 安装所需的包 
    pip install -r requirements.txt
pip install gradio==3.10
  4. 修改config.py 
    init_llm = "ChatGLM-6B"llm_model_dict = {"chatglm": {"ChatGLM-6B": "/data/sim_chatgpt/chatglm-6b",
  5. 修改app.py文件，将launch函数中的share设置为True，inbrowser设置为True
    执行webui.py文件

    python webui.py

显存占用约13G

第三部分 逐行深入分析：langchain-ChatGLM项目的源码解读

再回顾一遍langchain-ChatGLM这个项目的架构图(图源)

你会发现该项目主要由以下各大模块组成

  1. chains： 工作链路实现，如 chains/local_doc_qa 实现了基于本地⽂档的问答实现
  2. configs：配置文件存储
  3. knowledge_bas/content：用于存储上传的原始⽂件
  4. loader： 文档加载器的实现类
  5. models： llm的接⼝类与实现类，针对开源模型提供流式输出⽀持
  6. textsplitter： 文本切分的实现类
  7. vectorstores：用于存储向量库⽂件，即本地知识库本体
  8. ..

接下来，为方便读者一目了然，更快理解

  1. 我基本给“下面该项目中的每一行代码”都添加上了中文注释
  2. 且为理解更顺畅，我解读各个代码文件夹的顺序是根据项目流程逐一展开的 (而非上图GitHub上各个代码文件夹的呈现顺序)

如有问题，可以随时留言评论

3.1 agent：custom_agent/bing_search

3.1.1 agent/custom_agent.py

from langchain.agents import Tool          # 导入工具模块
from langchain.tools import BaseTool       # 导入基础工具类
from langchain import PromptTemplate, LLMChain      # 导入提示模板和语言模型链
from agent.custom_search import DeepSearch          # 导入自定义搜索模块# 导入基础单动作代理，输出解析器，语言模型单动作代理和代理执行器
from langchain.agents import BaseSingleActionAgent, AgentOutputParser, LLMSingleActionAgent, AgentExecutor
from typing import List, Tuple, Any, Union, Optional, Type      # 导入类型注释模块
from langchain.schema import AgentAction, AgentFinish           # 导入代理动作和代理完成模式
from langchain.prompts import StringPromptTemplate          # 导入字符串提示模板
from langchain.callbacks.manager import CallbackManagerForToolRun      # 导入工具运行回调管理器
from langchain.base_language import BaseLanguageModel       # 导入基础语言模型
import re                                                   # 导入正则表达式模块# 定义一个代理模板字符串
agent_template = """
你现在是一个{role}。这里是一些已知信息：
{related_content}
{background_infomation}
{question_guide}：{input}{answer_format}
"""# 定义一个自定义提示模板类，继承自字符串提示模板
class CustomPromptTemplate(StringPromptTemplate):template: str          # 提示模板字符串tools: List[Tool]      # 工具列表# 定义一个格式化函数，根据提供的参数生成最终的提示模板def format(self, **kwargs) -> str:intermediate_steps = kwargs.pop("intermediate_steps")# 判断是否有互联网查询信息if len(intermediate_steps) == 0:# 如果没有，则给出默认的背景信息，角色，问题指导和回答格式background_infomation = "\n"role = "傻瓜机器人"question_guide = "我现在有一个问题"answer_format = "如果你知道答案，请直接给出你的回答！如果你不知道答案，请你只回答\"DeepSearch('搜索词')\"，并将'搜索词'替换为你认为需要搜索的关键词，除此之外不要回答其他任何内容。\n\n下面请回答我上面提出的问题！"else:# 否则，根据 intermediate_steps 中的 AgentAction 拼装 background_infomationbackground_infomation = "\n\n你还有这些已知信息作为参考：\n\n"action, observation = intermediate_steps[0]background_infomation += f"{observation}\n"role = "聪明的 AI 助手"question_guide = "请根据这些已知信息回答我的问题"answer_format = ""kwargs["background_infomation"] = background_infomationkwargs["role"] = rolekwargs["question_guide"] = question_guidekwargs["answer_format"] = answer_formatreturn self.template.format(**kwargs)  # 格式化模板并返回# 定义一个自定义搜索工具类，继承自基础工具类
class CustomSearchTool(BaseTool):name: str = "DeepSearch"           # 工具名称description: str = ""              # 工具描述# 定义一个运行函数，接受一个查询字符串和一个可选的回调管理器作为参数，返回DeepSearch的搜索结果def _run(self, query: str, run_manager: Optional[CallbackManagerForToolRun] = None):return DeepSearch.search(query = query)# 定义一个异步运行函数，但由于DeepSearch不支持异步，所以直接抛出一个未实现错误async def _arun(self, query: str):raise NotImplementedError("DeepSearch does not support async")# 定义一个自定义代理类，继承自基础单动作代理
class CustomAgent(BaseSingleActionAgent):# 定义一个输入键的属性@propertydef input_keys(self):return ["input"]# 定义一个计划函数，接受一组中间步骤和其他参数，返回一个代理动作或者代理完成def plan(self, intermedate_steps: List[Tuple[AgentAction, str]],**kwargs: Any) -> Union[AgentAction, AgentFinish]:return AgentAction(tool="DeepSearch", tool_input=kwargs["input"], log="")# 定义一个自定义输出解析器，继承自代理输出解析器
class CustomOutputParser(AgentOutputParser):# 定义一个解析函数，接受一个语言模型的输出字符串，返回一个代理动作或者代理完成def parse(self, llm_output: str) -> Union[AgentAction, AgentFinish]:# 使用正则表达式匹配输出字符串，group1是调用函数名字，group2是传入参数match = re.match(r'^[\s\w]*(DeepSearch)\(([^\)]+)\)', llm_output, re.DOTALL)print(match)# 如果语言模型没有返回 DeepSearch() 则认为直接结束指令if not match:return AgentFinish(return_values={"output": llm_output.strip()},log=llm_output,)# 否则的话都认为需要调用 Toolelse:action = match.group(1).strip()action_input = match.group(2).strip()return AgentAction(tool=action, tool_input=action_input.strip(" ").strip('"'), log=llm_output)# 定义一个深度代理类
class DeepAgent:tool_name: str = "DeepSearch"       # 工具名称agent_executor: any                 # 代理执行器tools: List[Tool]                   # 工具列表llm_chain: any                      # 语言模型链# 定义一个查询函数，接受一个相关内容字符串和一个查询字符串，返回执行器的运行结果def query(self, related_content: str = "", query: str = ""):tool_name =这段代码的主要目的是建立一个深度搜索的AI代理。AI代理首先通过接收一个问题输入，然后根据输入生成一个提示模板，然后通过该模板引导AI生成回答或进行更深入的搜索。现在，我将继续为剩余的代码添加中文注释```pythonself.tool_nameresult = self.agent_executor.run(related_content=related_content, input=query ,tool_name=self.tool_name)return result       # 返回执行器的运行结果# 在初始化函数中，首先从DeepSearch工具创建一个工具实例，并添加到工具列表中def __init__(self, llm: BaseLanguageModel, **kwargs):tools = [Tool.from_function(func=DeepSearch.search,name="DeepSearch",description="")]self.tools = tools      # 保存工具列表tool_names = [tool.name for tool in tools]    # 提取工具列表中的工具名称output_parser = CustomOutputParser()          # 创建一个自定义输出解析器实例# 创建一个自定义提示模板实例prompt = CustomPromptTemplate(template=agent_template,tools=tools,input_variables=["related_content","tool_name", "input", "intermediate_steps"])# 创建一个语言模型链实例llm_chain = LLMChain(llm=llm, prompt=prompt)self.llm_chain = llm_chain      # 保存语言模型链实例# 创建一个语言模型单动作代理实例agent = LLMSingleActionAgent(llm_chain=llm_chain,output_parser=output_parser,stop=["\nObservation:"],allowed_tools=tool_names)# 创建一个代理执行器实例agent_executor = AgentExecutor.from_agent_and_tools(agent=agent, tools=tools, verbose=True)self.agent_executor = agent_executor         # 保存代理执行器实例

3.1.2 agent/bing_search.py

#coding=utf8
# 声明文件编码格式为 utf8from langchain.utilities import BingSearchAPIWrapper
# 导入 BingSearchAPIWrapper 类，这个类用于与 Bing 搜索 API 进行交互from configs.model_config import BING_SEARCH_URL, BING_SUBSCRIPTION_KEY
# 导入配置文件中的 Bing 搜索 URL 和 Bing 订阅密钥def bing_search(text, result_len=3):# 定义一个名为 bing_search 的函数，该函数接收一个文本和结果长度的参数，默认结果长度为3if not (BING_SEARCH_URL and BING_SUBSCRIPTION_KEY):# 如果 Bing 搜索 URL 或 Bing 订阅密钥未设置，则返回一个错误信息的文档return [{"snippet": "please set BING_SUBSCRIPTION_KEY and BING_SEARCH_URL in os ENV","title": "env inof not fould","link": "https://python.langchain.com/en/latest/modules/agents/tools/examples/bing_search.html"}]search = BingSearchAPIWrapper(bing_subscription_key=BING_SUBSCRIPTION_KEY,bing_search_url=BING_SEARCH_URL)# 创建 BingSearchAPIWrapper 类的实例，该实例用于与 Bing 搜索 API 进行交互return search.results(text, result_len)# 返回搜索结果，结果的数量由 result_len 参数决定if __name__ == "__main__":# 如果这个文件被直接运行，而不是被导入作为模块，那么就执行以下代码r = bing_search('python')# 使用 Bing 搜索 API 来搜索 "python" 这个词，并将结果保存在变量 r 中print(r)# 打印出搜索结果

3.2 models：包含models和文档加载器loader

  • models： llm的接⼝类与实现类，针对开源模型提供流式输出⽀持
  • loader： 文档加载器的实现类

3.2.1 models/chatglm_llm.py

from abc import ABC  # 导入抽象基类
from langchain.llms.base import LLM           # 导入语言学习模型基类
from typing import Optional, List             # 导入类型标注模块
from models.loader import LoaderCheckPoint    # 导入模型加载点
from models.base import (BaseAnswer,          # 导入基本回答模型AnswerResult)        # 导入回答结果模型class ChatGLM(BaseAnswer, LLM, ABC):  # 定义ChatGLM类，继承基础回答、语言学习模型和抽象基类max_token: int = 10000          # 最大的token数temperature: float = 0.01       # 温度参数，用于控制生成文本的随机性top_p = 0.9  # 排序前0.9的token会被保留checkPoint: LoaderCheckPoint = None  # 检查点模型# history = []          # 历史记录history_len: int = 10   # 历史记录长度def __init__(self, checkPoint: LoaderCheckPoint = None):  # 初始化方法super().__init__()  # 调用父类的初始化方法self.checkPoint = checkPoint  # 赋值检查点模型@propertydef _llm_type(self) -> str:  # 定义只读属性_llm_type，返回语言学习模型的类型return "ChatGLM"@propertydef _check_point(self) -> LoaderCheckPoint:  # 定义只读属性_check_point，返回检查点模型return self.checkPoint@propertydef _history_len(self) -> int:  # 定义只读属性_history_len，返回历史记录的长度return self.history_lendef set_history_len(self, history_len: int = 10) -> None:  # 设置历史记录长度self.history_len = history_lendef _call(self, prompt: str, stop: Optional[List[str]] = None) -> str:  # 定义_call方法，实现模型的具体调用print(f"__call:{prompt}")  # 打印调用的提示信息response, _ = self.checkPoint.model.chat(  # 调用模型的chat方法，获取回答和其他信息self.checkPoint.tokenizer,  # 使用的分词器prompt,  # 提示信息history=[],  # 历史记录max_length=self.max_token,      # 最大长度temperature=self.temperature    # 温度参数)print(f"response:{response}")  # 打印回答信息print(f"+++++++++++++++++++++++++++++++++++")  # 打印分隔线return response  # 返回回答def generatorAnswer(self, prompt: str,history: List[List[str]] = [],streaming: bool = False):  # 定义生成回答的方法，可以处理流式输入if streaming:  # 如果是流式输入history += [[]]  # 在历史记录中添加新的空列表for inum, (stream_resp, _) in enumerate(self.checkPoint.model.stream_chat(  # 对模型的stream_chat方法返回的结果进行枚举self.checkPoint.tokenizer,  # 使用的分词器prompt,  # 提示信息history=history[-self.history_len:-1] if self.history_len > 1 else [],  # 使用的历史记录max_length=self.max_token,  # 最大长度temperature=self.temperature  # 温度参数)):# self.checkPoint.clear_torch_cache()  # 清空缓存history[-1] = [prompt, stream_resp]  # 更新最后一个历史记录answer_result = AnswerResult()  # 创建回答结果对象answer_result.history = history  # 更新回答结果的历史记录answer_result.llm_output = {"answer": stream_resp}  # 更新回答结果的输出yield answer_result  # 生成回答结果else:  # 如果不是流式输入response, _ = self.checkPoint.model.chat(  # 调用模型的chat方法，获取回答和其他信息self.checkPoint.tokenizer,  # 使用的分词器prompt,  # 提示信息history=history[-self.history_len:] if self.history_len > 0 else [],  # 使用的历史记录max_length=self.max_token,  # 最大长度temperature=self.temperature  # 温度参数)self.checkPoint.clear_torch_cache()  # 清空缓存history += [[prompt, response]]  # 更新历史记录answer_result = AnswerResult()  # 创建回答结果对象answer_result.history = history  # 更新回答结果的历史记录answer_result.llm_output = {"answer": response}  # 更新回答结果的输出yield answer_result  # 生成回答结果

3.2.2 models/shared.py

这个文件的作用是远程调用LLM

import sys      # 导入sys模块，通常用于与Python解释器进行交互
from typing import Any      # 从typing模块导入Any，用于表示任何类型# 从models.loader.args模块导入parser，可能是解析命令行参数用
from models.loader.args import parser
# 从models.loader模块导入LoaderCheckPoint，可能是模型加载点
from models.loader import LoaderCheckPoint  # 从configs.model_config模块导入llm_model_dict和LLM_MODEL
from configs.model_config import (llm_model_dict, LLM_MODEL)
# 从models.base模块导入BaseAnswer，即模型的基础类
from models.base import BaseAnswer  # 定义一个名为loaderCheckPoint的变量，类型为LoaderCheckPoint，并初始化为None
loaderCheckPoint: LoaderCheckPoint = None  def loaderLLM(llm_model: str = None, no_remote_model: bool = False, use_ptuning_v2: bool = False) -> Any:"""初始化 llm_model_ins LLM:param llm_model: 模型名称:param no_remote_model: 是否使用远程模型，如果需要加载本地模型，则添加 `--no-remote-model:param use_ptuning_v2: 是否使用 p-tuning-v2 PrefixEncoder:return:"""pre_model_name = loaderCheckPoint.model_name      # 获取loaderCheckPoint的模型名称llm_model_info = llm_model_dict[pre_model_name]   # 从模型字典中获取模型信息if no_remote_model:      # 如果不使用远程模型loaderCheckPoint.no_remote_model = no_remote_model  # 将loaderCheckPoint的no_remote_model设置为Trueif use_ptuning_v2:       # 如果使用p-tuning-v2loaderCheckPoint.use_ptuning_v2 = use_ptuning_v2    # 将loaderCheckPoint的use_ptuning_v2设置为Trueif llm_model:            # 如果指定了模型名称llm_model_info = llm_model_dict[llm_model]  # 从模型字典中获取指定的模型信息if loaderCheckPoint.no_remote_model:  # 如果不使用远程模型loaderCheckPoint.model_name = llm_model_info['name']  # 将loaderCheckPoint的模型名称设置为模型信息中的nameelse:  # 如果使用远程模型loaderCheckPoint.model_name = llm_model_info['pretrained_model_name']  # 将loaderCheckPoint的模型名称设置为模型信息中的pretrained_model_nameloaderCheckPoint.model_path = llm_model_info["local_model_path"]  # 设置模型的本地路径if 'FastChatOpenAILLM' in llm_model_info["provides"]:  # 如果模型信息中的provides包含'FastChatOpenAILLM'loaderCheckPoint.unload_model()  # 卸载模型else:  # 如果不包含loaderCheckPoint.reload_model()  # 重新加载模型provides_class = getattr(sys.modules['models'], llm_model_info['provides'])  # 获取模型类modelInsLLM = provides_class(checkPoint=loaderCheckPoint)  # 创建模型实例if 'FastChatOpenAILLM' in llm_model_info["provides"]:      # 如果模型信息中的provides包含'FastChatOpenAILLM'modelInsLLM.set_api_base_url(llm_model_info['api_base_url'])  # 设置API基础URLmodelInsLLM.call_model_name(llm_model_info['name'])    # 设置模型名称return modelInsLLM  # 返回模型实例

3.3 configs：配置文件存储model_config.py

import torch.cuda
import torch.backends
import os
import logging
import uuidLOG_FORMAT = "%(levelname) -5s %(asctime)s" "-1d: %(message)s"
logger = logging.getLogger()
logger.setLevel(logging.INFO)
logging.basicConfig(format=LOG_FORMAT)# 在以下字典中修改属性值，以指定本地embedding模型存储位置
# 如将 "text2vec": "GanymedeNil/text2vec-large-chinese" 修改为 "text2vec": "User/Downloads/text2vec-large-chinese"
# 此处请写绝对路径
embedding_model_dict = {"ernie-tiny": "nghuyong/ernie-3.0-nano-zh","ernie-base": "nghuyong/ernie-3.0-base-zh","text2vec-base": "shibing624/text2vec-base-chinese","text2vec": "GanymedeNil/text2vec-large-chinese","m3e-small": "moka-ai/m3e-small","m3e-base": "moka-ai/m3e-base",
}# Embedding model name
EMBEDDING_MODEL = "text2vec"# Embedding running device
EMBEDDING_DEVICE = "cuda" if torch.cuda.is_available() else "mps" if torch.backends.mps.is_available() else "cpu"# supported LLM models
# llm_model_dict 处理了loader的一些预设行为，如加载位置，模型名称，模型处理器实例
# 在以下字典中修改属性值，以指定本地 LLM 模型存储位置
# 如将 "chatglm-6b" 的 "local_model_path" 由 None 修改为 "User/Downloads/chatglm-6b"
# 此处请写绝对路径
llm_model_dict = {"chatglm-6b-int4-qe": {"name": "chatglm-6b-int4-qe","pretrained_model_name": "THUDM/chatglm-6b-int4-qe","local_model_path": None,"provides": "ChatGLM"},"chatglm-6b-int4": {"name": "chatglm-6b-int4","pretrained_model_name": "THUDM/chatglm-6b-int4","local_model_path": None,"provides": "ChatGLM"},"chatglm-6b-int8": {"name": "chatglm-6b-int8","pretrained_model_name": "THUDM/chatglm-6b-int8","local_model_path": None,"provides": "ChatGLM"},"chatglm-6b": {"name": "chatglm-6b","pretrained_model_name": "THUDM/chatglm-6b","local_model_path": None,"provides": "ChatGLM"},"chatglm2-6b": {"name": "chatglm2-6b","pretrained_model_name": "THUDM/chatglm2-6b","local_model_path": None,"provides": "ChatGLM"},"chatglm2-6b-int4": {"name": "chatglm2-6b-int4","pretrained_model_name": "THUDM/chatglm2-6b-int4","local_model_path": None,"provides": "ChatGLM"},"chatglm2-6b-int8": {"name": "chatglm2-6b-int8","pretrained_model_name": "THUDM/chatglm2-6b-int8","local_model_path": None,"provides": "ChatGLM"},"chatyuan": {"name": "chatyuan","pretrained_model_name": "ClueAI/ChatYuan-large-v2","local_model_path": None,"provides": None},"moss": {"name": "moss","pretrained_model_name": "fnlp/moss-moon-003-sft","local_model_path": None,"provides": "MOSSLLM"},"vicuna-13b-hf": {"name": "vicuna-13b-hf","pretrained_model_name": "vicuna-13b-hf","local_model_path": None,"provides": "LLamaLLM"},# 通过 fastchat 调用的模型请参考如下格式"fastchat-chatglm-6b": {"name": "chatglm-6b",             # "name"修改为fastchat服务中的"model_name""pretrained_model_name": "chatglm-6b","local_model_path": None,"provides": "FastChatOpenAILLM",  # 使用fastchat api时，需保证"provides"为"FastChatOpenAILLM""api_base_url": "http://localhost:8000/v1"  # "name"修改为fastchat服务中的"api_base_url"},"fastchat-chatglm2-6b": {"name": "chatglm2-6b",              # "name"修改为fastchat服务中的"model_name""pretrained_model_name": "chatglm2-6b","local_model_path": None,"provides": "FastChatOpenAILLM",    # 使用fastchat api时，需保证"provides"为"FastChatOpenAILLM""api_base_url": "http://localhost:8000/v1"  # "name"修改为fastchat服务中的"api_base_url"},# 通过 fastchat 调用的模型请参考如下格式"fastchat-vicuna-13b-hf": {"name": "vicuna-13b-hf",          # "name"修改为fastchat服务中的"model_name""pretrained_model_name": "vicuna-13b-hf","local_model_path": None,"provides": "FastChatOpenAILLM",  # 使用fastchat api时，需保证"provides"为"FastChatOpenAILLM""api_base_url": "http://localhost:8000/v1"  # "name"修改为fastchat服务中的"api_base_url"},
}# LLM 名称
LLM_MODEL = "chatglm-6b"
# 量化加载8bit 模型
LOAD_IN_8BIT = False
# Load the model with bfloat16 precision. Requires NVIDIA Ampere GPU.
BF16 = False
# 本地lora存放的位置
LORA_DIR = "loras/"# LLM lora path，默认为空，如果有请直接指定文件夹路径
LLM_LORA_PATH = ""
USE_LORA = True if LLM_LORA_PATH else False# LLM streaming reponse
STREAMING = True# Use p-tuning-v2 PrefixEncoder
USE_PTUNING_V2 = False# LLM running device
LLM_DEVICE = "cuda" if torch.cuda.is_available() else "mps" if torch.backends.mps.is_available() else "cpu"# 知识库默认存储路径
KB_ROOT_PATH = os.path.join(os.path.dirname(os.path.dirname(__file__)), "knowledge_base")# 基于上下文的prompt模版，请务必保留"{question}"和"{context}"
PROMPT_TEMPLATE = """已知信息：
{context} 根据上述已知信息，简洁和专业的来回答用户的问题。如果无法从中得到答案，请说 “根据已知信息无法回答该问题” 或 “没有提供足够的相关信息”，不允许在答案中添加编造成分，答案请使用中文。 问题是：{question}"""# 缓存知识库数量,如果是ChatGLM2,ChatGLM2-int4,ChatGLM2-int8模型若检索效果不好可以调成’10’
CACHED_VS_NUM = 1# 文本分句长度
SENTENCE_SIZE = 100# 匹配后单段上下文长度
CHUNK_SIZE = 250# 传入LLM的历史记录长度
LLM_HISTORY_LEN = 3# 知识库检索时返回的匹配内容条数
VECTOR_SEARCH_TOP_K = 5# 知识检索内容相关度 Score, 数值范围约为0-1100，如果为0，则不生效，经测试设置为小于500时，匹配结果更精准
VECTOR_SEARCH_SCORE_THRESHOLD = 0NLTK_DATA_PATH = os.path.join(os.path.dirname(os.path.dirname(__file__)), "nltk_data")FLAG_USER_NAME = uuid.uuid4().hexlogger.info(f"""
loading model config
llm device: {LLM_DEVICE}
embedding device: {EMBEDDING_DEVICE}
dir: {os.path.dirname(os.path.dirname(__file__))}
flagging username: {FLAG_USER_NAME}
""")# 是否开启跨域，默认为False，如果需要开启，请设置为True
# is open cross domain
OPEN_CROSS_DOMAIN = False# Bing 搜索必备变量
# 使用 Bing 搜索需要使用 Bing Subscription Key,需要在azure port中申请试用bing search
# 具体申请方式请见
# https://learn.microsoft.com/en-us/bing/search-apis/bing-web-search/create-bing-search-service-resource
# 使用python创建bing api 搜索实例详见:
# https://learn.microsoft.com/en-us/bing/search-apis/bing-web-search/quickstarts/rest/python
BING_SEARCH_URL = "https://api.bing.microsoft.com/v7.0/search"
# 注意不是bing Webmaster Tools的api key，# 此外，如果是在服务器上，报Failed to establish a new connection: [Errno 110] Connection timed out
# 是因为服务器加了防火墙，需要联系管理员加白名单，如果公司的服务器的话，就别想了GG
BING_SUBSCRIPTION_KEY = ""# 是否开启中文标题加强，以及标题增强的相关配置
# 通过增加标题判断，判断哪些文本为标题，并在metadata中进行标记；
# 然后将文本与往上一级的标题进行拼合，实现文本信息的增强。
ZH_TITLE_ENHANCE = False

3.4 loader：文档加载与text转换

3.4.1 loader/pdf_loader.py

# 导入类型提示模块，用于强化代码的可读性和健壮性
from typing import List# 导入UnstructuredFileLoader，这是一个从非结构化文件中加载文档的类
from langchain.document_loaders.unstructured import UnstructuredFileLoader# 导入PaddleOCR，这是一个开源的OCR工具，用于从图片中识别和读取文字
from paddleocr import PaddleOCR# 导入os模块，用于处理文件和目录
import os# 导入fitz模块，用于处理PDF文件
import fitz# 导入nltk模块，用于处理文本数据
import nltk# 导入模型配置文件中的NLTK_DATA_PATH，这是nltk数据的路径
from configs.model_config import NLTK_DATA_PATH# 设置nltk数据的路径，将模型配置中的路径添加到nltk的数据路径中
nltk.data.path = [NLTK_DATA_PATH] + nltk.data.path# 定义一个类，UnstructuredPaddlePDFLoader，该类继承自UnstructuredFileLoader
class UnstructuredPaddlePDFLoader(UnstructuredFileLoader):# 定义一个内部方法_get_elements，返回一个列表def _get_elements(self) -> List:# 定义一个内部函数pdf_ocr_txt，用于从pdf中进行OCR并输出文本文件def pdf_ocr_txt(filepath, dir_path="tmp_files"):# 将dir_path与filepath的目录部分合并成一个新的路径full_dir_path = os.path.join(os.path.dirname(filepath), dir_path)# 如果full_dir_path对应的目录不存在，则创建这个目录if not os.path.exists(full_dir_path):os.makedirs(full_dir_path)# 创建一个PaddleOCR实例，设置一些参数ocr = PaddleOCR(use_angle_cls=True, lang="ch", use_gpu=False, show_log=False)# 打开pdf文件doc = fitz.open(filepath)# 创建一个txt文件的路径txt_file_path = os.path.join(full_dir_path, f"{os.path.split(filepath)[-1]}.txt")# 创建一个临时的图片文件路径img_name = os.path.join(full_dir_path, 'tmp.png')# 打开txt_file_path对应的文件，并以写模式打开with open(txt_file_path, 'w', encoding='utf-8') as fout:# 遍历pdf的所有页面for i in range(doc.page_count):# 获取当前页面page = doc[i]# 获取当前页面的文本内容，并写入txt文件text = page.get_text("")fout.write(text)fout.write("\n")# 获取当前页面的所有图片img_list = page.get_images()# 遍历所有图片for img in img_list:# 将图片转换为Pixmap对象pix = fitz.Pixmap(doc, img[0])# 如果图片有颜色信息，则将其转换为RGB格式if pix.n - pix.alpha >= 4:pix = fitz.Pixmap(fitz.csRGB, pix)# 保存图片pix.save(img_name)# 对图片进行OCR识别result = ocr.ocr(img_name)# 从OCR结果中提取文本，并写入txt文件ocr_result = [i[1][0] for line in result for i in line]fout.write("\n".join(ocr_result))# 如果图片文件存在，则删除它if os.path.exists(img_name):os.remove(img_name)# 返回txt文件的路径return txt_file_path# 调用上面定义的函数，获取txt文件的路径txt_file_path = pdf_ocr_txt(self.file_path)# 导入partition_text函数，该函数用于将文本文件分块from unstructured.partition.text import partition_text# 对txt文件进行分块，并返回分块结果return partition_text(filename=txt_file_path, **self.unstructured_kwargs)# 运行入口
if __name__ == "__main__":# 导入sys模块，用于操作Python的运行环境import sys# 将当前文件的上一级目录添加到Python的搜索路径中sys.path.append(os.path.dirname(os.path.dirname(__file__)))# 定义一个pdf文件的路径filepath = os.path.join(os.path.dirname(os.path.dirname(__file__)), "knowledge_base", "samples", "content", "test.pdf")# 创建一个UnstructuredPaddlePDFLoader的实例loader = UnstructuredPaddlePDFLoader(filepath, mode="elements")# 加载文档docs = loader.load()# 遍历并打印所有文档for doc in docs:print(doc)

// 待更..

3.5 textsplitter：文档切分

3.5.1 textsplitter/ali_text_splitter.py

ali_text_splitter.py 代码如下所示

# 导入CharacterTextSplitter模块，用于文本切分
from langchain.text_splitter import CharacterTextSplitter
import re                  # 导入正则表达式模块，用于文本匹配和替换
from typing import List    # 导入List类型，用于指定返回的数据类型# 定义一个新的类AliTextSplitter，继承自CharacterTextSplitter
class AliTextSplitter(CharacterTextSplitter):  # 类的初始化函数，如果参数pdf为True，那么使用pdf文本切分规则，否则使用默认规则def __init__(self, pdf: bool = False, **kwargs):  # 调用父类的初始化函数，接收传入的其他参数super().__init__(**kwargs)  self.pdf = pdf          # 将pdf参数保存为类的成员变量# 定义文本切分方法，输入参数为一个字符串，返回值为字符串列表def split_text(self, text: str) -> List[str]:  if self.pdf:            # 如果pdf参数为True，那么对文本进行预处理# 替换掉连续的3个及以上的换行符为一个换行符text = re.sub(r"\n{3,}", r"\n", text)  # 将所有的空白字符（包括空格、制表符、换页符等）替换为一个空格text = re.sub('\s', " ", text)  # 将连续的两个换行符替换为一个空字符text = re.sub("\n\n", "", text)  # 导入pipeline模块，用于创建一个处理流程from modelscope.pipelines import pipeline  # 创建一个document-segmentation任务的处理流程# 用的模型为damo/nlp_bert_document-segmentation_chinese-base，计算设备为cpup = pipeline(task="document-segmentation",model='damo/nlp_bert_document-segmentation_chinese-base',device="cpu")result = p(documents=text)    # 对输入的文本进行处理，返回处理结果sent_list = [i for i in result["text"].split("\n\t") if i]  # 将处理结果按照换行符和制表符进行切分，得到句子列表return sent_list              # 返回句子列表

其中，有三点值得注意下

  • 参数use_document_segmentation指定是否用语义切分文档
    此处采取的文档语义分割模型为达摩院开源的：nlp_bert_document-segmentation_chinese-base  (这是其论文)
  • 另，如果使用模型进行文档语义切分，那么需要安装： 
    modelscope[nlp]：pip install "modelscope[nlp]" -f https://modelscope.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/releases/repo.html
  • 且考虑到使用了三个模型，可能对于低配置gpu不太友好，因此这里将模型load进cpu计算，有需要的话可以替换device为自己的显卡id

3.6 knowledge_bas：index.faiss/index.pkl

knowledge_bas下面有两个文件，一个content 即用户上传的原始文件，vector_store则用于存储向量库⽂件，即本地知识库本体，因为content因人而异 谁上传啥就是啥 所以没啥好分析，而vector_store下面则有两个文件，一个index.faiss，一个index.pkl

3.7 chains：向量搜索/匹配

本节开头图中“FAISS索引、FAISS搜索”中的“FAISS”是Facebook AI推出的一种用于有效搜索大规模高维向量空间中相似度的库，在大规模数据集中快速找到与给定向量最相似的向量是很多AI应用的重要组成部分，例如在推荐系统、自然语言处理、图像检索等领域

3.7.1 chains/modules /vectorstores.py文件：根据查询向量query在向量数据库中查找与query相似的文本向量

主要是关于FAISS (Facebook AI Similarity Search)的使用，以及一个FAISS向量存储类(FAISSVS，FAISSVS类继承自FAISS类)的定义，包含以下主要方法：

  • max_marginal_relevance_search
    给定查询语句，首先将查询语句转换为嵌入向量「embedding = self.embedding_function(query)」，然后调用 max_marginal_relevance_search_by_vector 函数进行MMR搜索

    #  使用最大边际相关性返回被选中的文本
def max_marginal_relevance_search(self,query: str,            # 查询k: int = 4,            # 返回的文档数量，默认为 4fetch_k: int = 20,     # 用于传递给 MMR 算法的抓取文档数量**kwargs: Any,
) -> List[Tuple[Document, float]]:    # 查询向量化embedding = self.embedding_function(query)# 调用：max_marginal_relevance_search_by_vectordocs = self.max_marginal_relevance_search_by_vector(embedding, k, fetch_k)return docs

    \rightarrow  max_marginal_relevance_search_by_vector
    通过给定的嵌入向量，使用最大边际相关性(Maximal Marginal Relevance, MMR)方法来返回相关的文本
    MMR是一种解决查询结果多样性和相关性的算法，具体来说，它不仅要求返回的文本与查询尽可能相似，而且希望返回的文本集之间尽可能多样

    # 使用最大边际相关性返回被选中的文档，最大边际相关性旨在优化查询的相似性和选定文本之间的多样性
def max_marginal_relevance_search_by_vector(self, embedding: List[float], k: int = 4, fetch_k: int = 20, **kwargs: Any
) -> List[Tuple[Document, float]]:# 使用索引在文本中搜索与嵌入向量相似的内容，返回最相似的fetch_k个文本的得分和索引scores, indices = self.index.search(np.array([embedding], dtype=np.float32), fetch_k)  # 通过索引从文本中重构出嵌入向量，-1表示没有足够的文本返回embeddings = [self.index.reconstruct(int(i)) for i in indices[0] if i != -1] # 使用最大边际相关性算法选择出k个最相关的文本mmr_selected = maximal_marginal_relevance(np.array([embedding], dtype=np.float32), embeddings, k=k)  selected_indices = [indices[0][i] for i in mmr_selected]    # 获取被选中的文本的索引selected_scores = [scores[0][i] for i in mmr_selected]      # 获取被选中的文本的得分docs = []for i, score in zip(selected_indices, selected_scores):     # 对于每个被选中的文本索引和得分if i == -1:  # 如果索引为-1，表示没有足够的文本返回continue_id = self.index_to_docstore_id[i]       # 通过索引获取文本的iddoc = self.docstore.search(_id)          # 通过id在文档库中搜索文本if not isinstance(doc, Document):        # 如果搜索到的文本不是Document类型，抛出错误raise ValueError(f"Could not find document for id {_id}, got {doc}")docs.append((doc, score))        # 将文本和得分添加到结果列表中return docs                          # 返回结果列表
  • __from
    用于从一组文本和对应的嵌入向量创建一个FAISSVS实例。该方法首先创建一个FAISS索引并添加嵌入向量，然后创建一个文本存储以存储与每个嵌入向量关联的文本

    # 从给定的文本、嵌入向量、元数据等信息构建一个FAISS索引对象
def __from(cls,texts: List[str],                 # 文本列表，每个文本将被转化为一个文本对象embeddings: List[List[float]],    # 对应文本的嵌入向量列表embedding: Embeddings,            # 嵌入向量生成器，用于将查询语句转化为嵌入向量metadatas: Optional[List[dict]] = None,**kwargs: Any,
) -> FAISS:faiss = dependable_faiss_import()      # 导入FAISS库index = faiss.IndexFlatIP(len(embeddings[0]))      # 使用FAISS库创建一个新的索引，索引的维度等于嵌入文本向量的长度index.add(np.array(embeddings, dtype=np.float32))  # 将嵌入向量添加到FAISS索引中# quantizer = faiss.IndexFlatL2(len(embeddings[0]))# index = faiss.IndexIVFFlat(quantizer, len(embeddings[0]), 100)# index.train(np.array(embeddings, dtype=np.float32))# index.add(np.array(embeddings, dtype=np.float32))documents = []for i, text in enumerate(texts):      # 对于每一段文本# 获取对应的元数据，如果没有提供元数据则使用空字典metadata = metadatas[i] if metadatas else {}  # 创建一个文本对象并添加到文本列表中documents.append(Document(page_content=text, metadata=metadata))  # 为每个文本生成一个唯一的IDindex_to_id = {i: str(uuid.uuid4()) for i in range(len(documents))}  # 创建一个文本库，用于存储文本对象和对应的IDdocstore = InMemoryDocstore({index_to_id[i]: doc for i, doc in enumerate(documents)}  )# 返回FAISS对象return cls(embedding.embed_query, index, docstore, index_to_id)

以上就是这段代码的主要内容，通过使用FAISS和MMR，它可以帮助我们在大量文本中找到与给定查询最相关的文本

3.7.2 chains /local_doc_qa.py代码文件：向量搜索

  1. 导入包和模块
    代码开始的部分是一系列的导入语句，导入了必要的 Python 包和模块，包括文件加载器，文本分割器，模型配置，以及一些 Python 内建模块和其他第三方库
  2. 改写 HuggingFaceEmbeddings 类的哈希方法
    代码定义了一个名为 _embeddings_hash 的函数，并将其赋值给 HuggingFaceEmbeddings 类的 __hash__ 方法。这样做的目的是使 HuggingFaceEmbeddings 对象可以被哈希，即可以作为字典的键或者被加入到集合中
  3. 载入向量存储器
    定义了一个名为 load_vector_store 的函数，这个函数用于从本地加载一个向量存储器，返回 FAISS 类的对象。其中使用了 lru_cache 装饰器，可以缓存最近使用的 CACHED_VS_NUM 个结果，提高代码效率
  4. 文件树遍历
    tree 函数是一个递归函数，用于遍历指定目录下的所有文件，返回一个包含所有文件的完整路径和文件名的列表。它可以忽略指定的文件或目录
  5. 加载文件：
    load_file 函数根据文件后缀名选择合适的加载器和文本分割器，加载并分割文件
  6. 生成提醒:
    generate_prompt 函数用于根据相关文档和查询生成一个提醒。提醒的模板由 prompt_template 参数提供
  7. 创建文档列表
    search_result2docs

    # 创建一个空列表，用于存储文档
def search_result2docs(search_results):docs = []# 对于搜索结果中的每一项for result in search_results:# 创建一个文档对象# 如果结果中包含"snippet"关键字，则其值作为页面内容，否则页面内容为空字符串# 如果结果中包含"link"关键字，则其值作为元数据中的源链接，否则源链接为空字符串# 如果结果中包含"title"关键字，则其值作为元数据中的文件名，否则文件名为空字符串doc = Document(page_content=result["snippet"] if "snippet" in result.keys() else "",metadata={"source": result["link"] if "link" in result.keys() else "","filename": result["title"] if "title" in result.keys() else ""})# 将创建的文档对象添加到列表中docs.append(doc)# 返回文档列表return docs

之后，定义了一个名为 LocalDocQA 的类，主要用于基于文档的问答任务。基于文档的问答任务的主要功能是，根据一组给定的文档(这里被称为知识库)以及用户输入的问题，返回一个答案，LocalDocQA 类的主要方法包括：

  • init_cfg()：此方法初始化一些变量，包括将 llm_model（一个语言模型用于生成答案）分配给 self.llm，将一个基于HuggingFace的嵌入模型分配给 self.embeddings，将输入参数 top_k 分配给 self.top_k
  • init_knowledge_vector_store()：此方法负责初始化知识向量库。它首先检查输入的文件路径，对于路径中的每个文件，将文件内容加载到 Document 对象中，然后将这些文档转换为嵌入向量，并将它们存储在向量库中
  • one_knowledge_add()：此方法用于向知识库中添加一个新的知识文档。它将输入的标题和内容创建为一个 Document 对象，然后将其转换为嵌入向量，并添加到向量库中
  • get_knowledge_based_answer()：此方法是基于给定的知识库和用户输入的问题，来生成一个答案。它首先根据用户输入的问题找到知识库中最相关的文档，然后生成一个包含相关文档和用户问题的提示，将提示传递给 llm_model 来生成答案
    且注意一点，这个函数调用了上面已经实现好的：similarity_search_with_score
  • get_knowledge_based_conent_test()：此方法是为了测试的，它将返回与输入查询最相关的文档和查询提示
    # query      查询内容
        # vs_path    知识库路径
        # chunk_conent   是否启用上下文关联
        # score_threshold    搜索匹配score阈值
        # vector_search_top_k   搜索知识库内容条数，默认搜索5条结果
        # chunk_sizes    匹配单段内容的连接上下文长度
        def get_knowledge_based_conent_test(self, query, vs_path, chunk_conent,
                                            score_threshold=VECTOR_SEARCH_SCORE_THRESHOLD,
                                            vector_search_top_k=VECTOR_SEARCH_TOP_K, chunk_size=CHUNK_SIZE):
  • get_search_result_based_answer()：此方法与 get_knowledge_based_answer() 类似，不过这里使用的是 bing_search 的结果作为知识库 
    def get_search_result_based_answer(self, query, chat_history=[], streaming: bool = STREAMING):# 对查询进行 Bing 搜索，并获取搜索结果results = bing_search(query)# 将搜索结果转化为文本的形式result_docs = search_result2docs(results)# 生成用于提问的提示语prompt = generate_prompt(result_docs, query)# 通过 LLM（长语言模型）生成回答for answer_result in self.llm.generatorAnswer(prompt=prompt, history=chat_history,streaming=streaming):# 获取回答的文本resp = answer_result.llm_output["answer"]# 获取聊天历史history = answer_result.history# 将聊天历史中的最后一项的提问替换为当前的查询history[-1][0] = query# 组装回答的结果response = {"query": query,"result": resp,"source_documents": result_docs}# 返回回答的结果和聊天历史yield response, history

    如你所见，这个函数和上面那个函数的主要区别在于，这个函数是直接利用搜索引擎的搜索结果来生成回答的，而上面那个函数是通过查询相似度搜索来找到最相关的文本，然后基于这些文本生成回答的
    而这个bing_search则在3.1.2节中已经定义

  • 接下来是分别用于从向量存储中删除文件、更新文件以及列出文件的三个方法
    delete_file_from_vector_store
    update_file_from_vector_store
    list_file_from_vector_store

        # 删除向量存储中的文件def delete_file_from_vector_store(self,filepath: str or List[str],  # 文件路径，可以是单个文件或多个文件列表vs_path):      # 向量存储路径vector_store = load_vector_store(vs_path, self.embeddings)  # 从给定路径加载向量存储status = vector_store.delete_doc(filepath)   # 删除指定文件return status  # 返回删除状态# 更新向量存储中的文件def update_file_from_vector_store(self,filepath: str or List[str],  # 需要更新的文件路径，可以是单个文件或多个文件列表vs_path,  # 向量存储路径docs: List[Document],):      # 需要更新的文件内容，文件以文档形式给出vector_store = load_vector_store(vs_path, self.embeddings)  # 从给定路径加载向量存储status = vector_store.update_doc(filepath, docs)  # 更新指定文件return status  # 返回更新状态# 列出向量存储中的文件def list_file_from_vector_store(self,vs_path,  # 向量存储路径fullpath=False):  # 是否返回完整路径，如果为 False，则只返回文件名vector_store = load_vector_store(vs_path, self.embeddings)  # 从给定路径加载向量存储docs = vector_store.list_docs()      # 列出所有文件if fullpath:  # 如果需要完整路径return docs  # 返回完整路径列表else:  # 如果只需要文件名return [os.path.split(doc)[-1] for doc in docs]  # 用 os.path.split 将路径和文件名分离，只返回文件名列表

__main__部分的代码是 LocalDocQA 类的实例化和使用示例

  1. 它首先初始化了一个 llm_model_ins 对象
  2. 然后创建了一个 LocalDocQA 的实例并调用其 init_cfg() 方法进行初始化
  3. 之后，它指定了一个查询和知识库的路径
  4. 然后调用 get_knowledge_based_answer() 或 get_search_result_based_answer() 方法获取基于该查询的答案，并打印出答案和来源文档的信息

3.7.3 chains/text_load.py

chain这个文件夹下 还有最后一个项目文件(langchain-ChatGLM/text_load.py at master · imClumsyPanda/langchain-ChatGLM · GitHub)，如下所示

import os
import pinecone
from tqdm import tqdm
from langchain.llms import OpenAI
from langchain.text_splitter import SpacyTextSplitter
from langchain.document_loaders import TextLoader
from langchain.document_loaders import DirectoryLoader
from langchain.indexes import VectorstoreIndexCreator
from langchain.embeddings.openai import OpenAIEmbeddings
from langchain.vectorstores import Pinecone#一些配置文件
openai_key="你的key" # 注册 openai.com 后获得
pinecone_key="你的key" # 注册 app.pinecone.io 后获得
pinecone_index="你的库" #app.pinecone.io 获得
pinecone_environment="你的Environment"  # 登录pinecone后，在indexes页面 查看Environment
pinecone_namespace="你的Namespace" #如果不存在自动创建#科学上网你懂得
os.environ['HTTP_PROXY'] = 'http://127.0.0.1:7890'
os.environ['HTTPS_PROXY'] = 'http://127.0.0.1:7890'#初始化pinecone
pinecone.init(api_key=pinecone_key,environment=pinecone_environment
)
index = pinecone.Index(pinecone_index)#初始化OpenAI的embeddings
embeddings = OpenAIEmbeddings(openai_api_key=openai_key)#初始化text_splitter
text_splitter = SpacyTextSplitter(pipeline='zh_core_web_sm',chunk_size=1000,chunk_overlap=200)# 读取目录下所有后缀是txt的文件
loader = DirectoryLoader('../docs', glob="**/*.txt", loader_cls=TextLoader)#读取文本文件
documents = loader.load()# 使用text_splitter对文档进行分割
split_text = text_splitter.split_documents(documents)
try:for document in tqdm(split_text):# 获取向量并储存到pineconePinecone.from_documents([document], embeddings, index_name=pinecone_index)
except Exception as e:print(f"Error: {e}")quit()

3.8 vectorstores：MyFAISS.py

两个文件，一个__init__.py (就一行代码：from .MyFAISS import MyFAISS)，另一个MyFAISS.py，如下代码所示

# 从langchain.vectorstores库导入FAISS
from langchain.vectorstores import FAISS
# 从langchain.vectorstores.base库导入VectorStore
from langchain.vectorstores.base import VectorStore
# 从langchain.vectorstores.faiss库导入dependable_faiss_import
from langchain.vectorstores.faiss import dependable_faiss_import  from typing import Any, Callable, List, Dict  # 导入类型检查库
from langchain.docstore.base import Docstore  # 从langchain.docstore.base库导入Docstore# 从langchain.docstore.document库导入Document
from langchain.docstore.document import Document  import numpy as np      # 导入numpy库，用于科学计算
import copy             # 导入copy库，用于数据复制
import os               # 导入os库，用于操作系统相关的操作
from configs.model_config import *  # 从configs.model_config库导入所有内容# 定义MyFAISS类，继承自FAISS和VectorStore两个父类
class MyFAISS(FAISS, VectorStore):

接下来，逐一实现以下函数

3.8.1 定义类的初始化函数：__init__

    # 定义类的初始化函数def __init__(self,embedding_function: Callable,index: Any,docstore: Docstore,index_to_docstore_id: Dict[int, str],normalize_L2: bool = False,):# 调用父类FAISS的初始化函数super().__init__(embedding_function=embedding_function,index=index,docstore=docstore,index_to_docstore_id=index_to_docstore_id,normalize_L2=normalize_L2)# 初始化分数阈值self.score_threshold=VECTOR_SEARCH_SCORE_THRESHOLD# 初始化块大小self.chunk_size = CHUNK_SIZE# 初始化块内容self.chunk_conent = False

3.8.2 seperate_list：将一个列表分解成多个子列表

    # 定义函数seperate_list，将一个列表分解成多个子列表，每个子列表中的元素在原列表中是连续的def seperate_list(self, ls: List[int]) -> List[List[int]]:# TODO: 增加是否属于同一文档的判断lists = []ls1 = [ls[0]]for i in range(1, len(ls)):if ls[i - 1] + 1 == ls[i]:ls1.append(ls[i])else:lists.append(ls1)ls1 = [ls[i]]lists.append(ls1)return lists

3.8.3 similarity_search_with_score_by_vector，根据输入的向量，查找最接近的k个文本

similarity_search_with_score_by_vector 函数用于通过向量进行相似度搜索，返回与给定嵌入向量最相似的文本和对应的分数

    # 定义函数similarity_search_with_score_by_vector，根据输入的向量，查找最接近的k个文本def similarity_search_with_score_by_vector(self, embedding: List[float], k: int = 4) -> List[Document]:# 调用dependable_faiss_import函数，导入faiss库faiss = dependable_faiss_import()# 将输入的列表转换为numpy数组，并设置数据类型为float32vector = np.array([embedding], dtype=np.float32)# 如果需要进行L2归一化，则调用faiss.normalize_L2函数进行归一化if self._normalize_L2:faiss.normalize_L2(vector)# 调用faiss库的search函数，查找与输入向量最接近的k个向量，并返回他们的分数和索引scores, indices = self.index.search(vector, k)# 初始化一个空列表，用于存储找到的文本docs = []# 初始化一个空集合，用于存储文本的idid_set = set()# 获取文本库中文本的数量store_len = len(self.index_to_docstore_id)# 初始化一个布尔变量，表示是否需要重新排列id列表rearrange_id_list = False# 遍历找到的索引和分数for j, i in enumerate(indices[0]):# 如果索引为-1，或者分数小于阈值，则跳过这个索引if i == -1 or 0 < self.score_threshold < scores[0][j]:# This happens when not enough docs are returned.continue# 如果索引存在于index_to_docstore_id字典中，则获取对应的文本idif i in self.index_to_docstore_id:_id = self.index_to_docstore_id[i]# 如果索引不存在于index_to_docstore_id字典中，则跳过这个索引else:continue# 从文本库中搜索对应id的文本doc = self.docstore.search(_id)# 如果不需要拆分块内容，或者文档的元数据中没有context_expand字段，或者context_expand字段的值为false，则执行以下代码if (not self.chunk_conent) or ("context_expand" in doc.metadata and not doc.metadata["context_expand"]):# 匹配出的文本如果不需要扩展上下文则执行如下代码# 如果搜索到的文本不是Document类型，则抛出异常if not isinstance(doc, Document):raise ValueError(f"Could not find document for id {_id}, got {doc}")# 在文本的元数据中添加score字段，其值为找到的分数doc.metadata["score"] = int(scores[0][j])# 将文本添加到docs列表中docs.append(doc)continue# 将文本id添加到id_set集合中id_set.add(i)# 获取文本的长度docs_len = len(doc.page_content)# 遍历范围在1到i和store_len - i之间的数字kfor k in range(1, max(i, store_len - i)):# 初始化一个布尔变量，表示是否需要跳出循环break_flag = False# 如果文本的元数据中有context_expand_method字段，并且其值为"forward"，则扩展范围设置为[i + k]if "context_expand_method" in doc.metadata and doc.metadata["context_expand_method"] == "forward":expand_range = [i + k]# 如果文本的元数据中有context_expand_method字段，并且其值为"backward"，则扩展范围设置为[i - k]elif "context_expand_method" in doc.metadata and doc.metadata["context_expand_method"] == "backward":expand_range = [i - k]# 如果文本的元数据中没有context_expand_method字段，或者context_expand_method字段的值不是"forward"也不是"backward"，则扩展范围设置为[i + k, i - k]else:expand_range = [i + k, i - k]# 遍历扩展范围for l in expand_range:# 如果l不在id_set集合中，并且l在0到len(self.index_to_docstore_id)之间，则执行以下代码if l not in id_set and 0 <= l < len(self.index_to_docstore_id):# 获取l对应的文本id_id0 = self.index_to_docstore_id[l]# 从文本库中搜索对应id的文本doc0 = self.docstore.search(_id0)# 如果文本长度加上新文档的长度大于块大小，或者新文本的源不等于当前文本的源，则设置break_flag为true，跳出循环if docs_len + len(doc0.page_content) > self.chunk_size or doc0.metadata["source"] != \doc.metadata["source"]:break_flag = Truebreak# 如果新文本的源等于当前文本的源，则将新文本的长度添加到文本长度上，将l添加到id_set集合中，设置rearrange_id_list为trueelif doc0.metadata["source"] == doc.metadata["source"]:docs_len += len(doc0.page_content)id_set.add(l)rearrange_id_list = True# 如果break_flag为true，则跳出循环if break_flag:break# 如果不需要拆分块内容，或者不需要重新排列id列表，则返回docs列表if (not self.chunk_conent) or (not rearrange_id_list):return docs# 如果id_set集合的长度为0，并且分数阈值大于0，则返回空列表if len(id_set) == 0 and self.score_threshold > 0:return []# 对id_set集合中的元素进行排序，并转换为列表id_list = sorted(list(id_set))# 调用seperate_list函数，将id_list分解成多个子列表id_lists = self.seperate_list(id_list)# 遍历id_lists中的每一个id序列for id_seq in id_lists:# 遍历id序列中的每一个idfor id in id_seq:# 如果id等于id序列的第一个元素，则从文档库中搜索对应id的文本，并深度拷贝这个文本if id == id_seq[0]:_id = self.index_to_docstore_id[id]# doc = self.docstore.search(_id)doc = copy.deepcopy(self.docstore.search(_id))# 如果id不等于id序列的第一个元素，则从文本库中搜索对应id的文档，将新文本的内容添加到当前文本的内容后面else:_id0 = self.index_to_docstore_id[id]doc0 = self.docstore.search(_id0)doc.page_content += " " + doc0.page_content# 如果搜索到的文本不是Document类型，则抛出异常if not isinstance(doc, Document):raise ValueError(f"Could not find document for id {_id}, got {doc}")# 计算文本的分数，分数等于id序列中的每一个id在分数列表中对应的分数的最小值doc_score = min([scores[0][id] for id in [indices[0].tolist().index(i) for i in id_seq if i in indices[0]]])# 在文本的元数据中添加score字段，其值为文档的分数doc.metadata["score"] = int(doc_score)# 将文本添加到docs列表中docs.append(doc)# 返回docs列表return docs

3.8.4 delete_doc方法：删除文本库中指定来源的文本

    #定义了一个名为 delete_doc 的方法，这个方法用于删除文本库中指定来源的文本def delete_doc(self, source: str or List[str]):# 使用 try-except 结构捕获可能出现的异常try:# 如果 source 是字符串类型if isinstance(source, str):# 找出文本库中所有来源等于 source 的文本的idids = [k for k, v in self.docstore._dict.items() if v.metadata["source"] == source]# 获取向量存储的路径vs_path = os.path.join(os.path.split(os.path.split(source)[0])[0], "vector_store")# 如果 source 是列表类型else:# 找出文本库中所有来源在 source 列表中的文本的idids = [k for k, v in self.docstore._dict.items() if v.metadata["source"] in source]# 获取向量存储的路径vs_path = os.path.join(os.path.split(os.path.split(source[0])[0])[0], "vector_store")# 如果没有找到要删除的文本，返回失败信息if len(ids) == 0:return f"docs delete fail"# 如果找到了要删除的文本else:# 遍历所有要删除的文本idfor id in ids:# 获取该id在索引中的位置index = list(self.index_to_docstore_id.keys())[list(self.index_to_docstore_id.values()).index(id)]# 从索引中删除该idself.index_to_docstore_id.pop(index)# 从文本库中删除该id对应的文本self.docstore._dict.pop(id)# TODO: 从 self.index 中删除对应id，这是一个未完成的任务# self.index.reset()# 保存当前状态到本地self.save_local(vs_path)# 返回删除成功的信息return f"docs delete success"# 捕获异常except Exception as e:# 打印异常信息print(e)# 返回删除失败的信息return f"docs delete fail"

3.8.5 update_doc和lists_doc

   # 定义了一个名为 update_doc 的方法，这个方法用于更新文档库中的文档def update_doc(self, source, new_docs):# 使用 try-except 结构捕获可能出现的异常try:# 删除旧的文档delete_len = self.delete_doc(source)# 添加新的文档ls = self.add_documents(new_docs)# 返回更新成功的信息return f"docs update success"# 捕获异常except Exception as e:# 打印异常信息print(e)# 返回更新失败的信息return f"docs update fail"# 定义了一个名为 list_docs 的方法，这个方法用于列出文档库中所有文档的来源def list_docs(self):# 遍历文档库中的所有文档，取出每个文档的来源，转换为集合，再转换为列表，最后返回这个列表return list(set(v.metadata["source"] for v in self.docstore._dict.values()))

第四部分 LLM与知识图谱的结合

4.1 LLM为何要与知识图谱相结合

通过本文之前或本博客内之前的内容可知，由于大部分LLM都是基于过去互联网旧的预训练语料训练、推理而来，由此会引发两大问题

  1. 无法获取最新的知识，为解决这个问题，ChatGPT plus版一开始是通过引入bing搜索这个插件去获取最新知识(不过 现因商业问题而暂时下架)，而ChatGPT的竞品Claude则通过更新其预训练的数据 比如2013年的数据
  2. 面对少部分专业性比较强的问题，没法更好的回答，有时推理时会犯一些事实性的知识错误

面对第二个问题，我们在上文已经展示了可以通过与langchain结合搭建本地知识库的办法解决，此外，还可以考虑让LLM与知识图谱结合

知识图谱能以三元组(即头实体、关系、尾实体)的形式存储结构化知识，因此知识图谱是一种结构化和决断性的知识表征形式，例子包括 Wikidata、YAGO 和 NELL。知识图谱对多种应用而言都至关重要，因为其能提供准确、明确的知识。此外众所周知，它们还具有很棒的符号推理能力，这能生成可解释的结果。知识图谱还能随着新知识的持续输入而积极演进。当然 知识图谱本身也有其不足，比如泛化能力不足

根据所存储信息的不同，现有的知识图谱可分为四大类：百科知识型知识图谱、常识型知识图谱、特定领域型知识图谱、多模态知识图谱

而下图总结了 LLM 和知识图谱各自的优缺点

而实际上，LLM与知识图谱可以互相促进、增强彼此

  • 如果用知识图谱增强 LLM，那么知识图谱不仅能被集成到 LLM 的预训练和推理阶段，从而用来提供外部知识，还能被用来分析 LLM 以提供可解释性
  • 而在用 LLM 来增强知识图谱方面，LLM 已被用于多种与知识图谱相关的应用，比如知识图谱嵌入、知识图谱补全、知识图谱构建、知识图谱到文本的生成、知识图谱问答。LLM 能够提升知识图谱的性能并助益其应用

总之，在 LLM 与知识图谱协同的相关研究中，研究者将 LLM 和知识图谱的优点融合，让它们在知识表征和推理方面的能力得以互相促进

4.2 用知识图谱增强 LLM的预训练、推理、可解释性

今年6月份，一篇论文《Unifying Large Language Models and Knowledge Graphs: A Roadmap》指出，用知识图谱增强 LLM具体的方式有几种

  1. 一是使用知识图谱增强 LLM 预训练，其目的是在预训练阶段将知识注入到 LLM 中
  2. 二是使用知识图谱增强 LLM 推理，这能让 LLM 在生成句子时考虑到最新知识
  3. 三是使用知识图谱增强 LLM 可解释性，从而让我们更好地理解 LLM 的行为

下表总结了用知识图谱增强 LLM 的典型方法

4.2.1 使用知识图谱增强 LLM 预训练

现有的 LLM 主要依靠在大规模语料库上执行自监督训练。尽管这些模型在下游任务上表现卓越，它们却缺少与现实世界相关的实际知识。在将知识图谱整合进 LLM 方面，之前的研究可以分为三类：

  • 将知识图谱整合进训练目标
    如下图所示，通过文本 - 知识对齐损失将知识图谱信息注入到 LLM 的训练目标中，其中 h 表示 LLM 生成的隐含表征

  • 将知识图谱整合进 LLM 的输入
    如下图所示，使用图结构将知识图谱信息注入到 LLM 的输入中

  • 将知识图谱整合进附加的融合模块
    如下图所示，即通过附加的融合模块将知识图谱整合到 LLM 中

4.2.2 用知识图谱增强 LLM 推理

// 待更..

4.2.3 用知识图谱增强 LLM 可解释性

// 待更..

4.3 用LLM增强知识图谱

// 待更..

4.4 LLM与知识图谱的协同

// 待更..

4.5 LLM与知识图谱结合的项目

  • https://github.com/zjunlp/KnowLM
  • https://github.com/kaixindelele/ChatSensitiveWords
    利用LLM+敏感词库，来自动判别是否涉及敏感词
  • https://github.com/XLabCU/gpt3-relationship-extraction-to-kg
  • https://github.com/niris/KGExtract/blob/main/get_kg.py
  • https://github.com/semantic-systems/coypu-LlamaKGQA/blob/main/knowledge_graph_coypu.py
  • https://github.com/xixi019/coypu-LlamaKGQA
  • https://github.com/jamesdouglaspearce/kg-llama-7b
  • https://github.com/zhuojianc/financial_chatglm_KG

另外，这是：关于LLM与知识图谱的一席论文列表

参考文献与推荐阅读

  1. langchain官网：https://python.langchain.com/，API列表：https://api.python.langchain.com/en/latest/api_reference.html
    langchain中文网(翻译暂不佳)
  2. LangChain全景图
  3. 一文搞懂langchain(忽略本标题，因为单看此文还不够)
  4. csunny/DB-GPT，https://db-gpt.readthedocs.io/en/latest/
  5. QLoRA：4-bit级别的量化+LoRA方法，用3090在DB-GPT上打造基于33B LLM的个人知识库
  6. 基于LangChain+LLM构建增强QA、用LangChain构建大语言模型应用、LangChain 是什么
  7. LangChain 中文入门教程
  8. 大型语言模型与知识图谱协同研究综述：两大技术优势互补

后记

本文经历了三个阶段

  1. 对langchain的梳理
    langchain的组件很多，想理解透彻的话，需要一步步来
    包括我自己刚开始看这个库的时候 真心是晕，无从下手，后来10天过后，可以直接一个文件一个文件的点开 直接看..
    总之，凡事都是一个过程
  2. 对langchain-ChatGLM项目源码的解读
    说实话，一开始也是挺晕的，因为各种项目文件又很多，好在后来历时一周总算梳理清楚了
  3. LLM与数据库、知识图谱的结合

创作、修改、优化记录

  1. 7.5-7.9日，每天写一一部分
  2. 7.10，完善第一部分关于什么是langchain的介绍
  3. 7.11，根据langchain-ChatGLM项目的最新更新，整理已写内容
  4. 7.12 写完前3.8节，且根据项目流程调整各个文件夹的解读顺序
    相当于历时近一周，总算把 “langchain-ChatGLM的整体代码架构” 梳理清楚了
  5. 7.15，补充langchain架构相关的内容，且为方便理解，把整个langchain库划分为三个大层：基础层、能力层、应用层
  6. 7.17，开始写第四部分，重点是4.2节：用知识图谱增强 LLM的预训练、推理、可解释性

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