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Embedding模型简介

Embedding模型是将文本数据（如词汇、短语或句子）转换为数值向量的工具，这些向量捕捉了文本的语义信息，可用于各种自然语言处理（NLP）任务。

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工作原理

Embedding模型将文本映射到高维空间中的点，使语义相似的文本在这个空间中距离较近。例如，“猫”和”狗”的向量可能会比”猫”和”汽车”的向量更接近。

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优点

  • 捕捉复杂的词汇关系（如语义相似性、同义词、多义词）
  • 超越传统词袋模型的简单计数方式
  • 动态嵌入模型（如BERT）可根据上下文生成不同的词向量

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LangChain支持的向量数据库

LangChain支持多种向量数据库，每种数据库具有不同的特性。以下是部分支持的向量数据库及其功能：

向量存储存储元数据按元数据过滤移除向量
内存存储✅✅✅
Astra DB✅
Azure AI Search✅✅✅
Azure CosmosDB Mongo vCore✅
Azure CosmosDB NoSQL✅
Cassandra✅
Chroma✅✅✅
Couchbase✅✅
Elasticsearch✅✅✅
Infinispan✅
Milvus✅✅✅
MongoDB Atlas✅仅支持原生过滤
Neo4j✅
OpenSearch✅
Oracle✅✅✅
PGVector✅✅✅
Pinecone✅✅✅
Qdrant✅✅
Redis✅
Tablestore✅✅✅
Vearch✅
Vespa
Weaviate✅✅

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文本向量化

使用OpenAI的Embedding模型进行文本向量化的示例代码：

@Bean
public EmbeddingModel embeddingModel() {
    return OpenAiEmbeddingModel.builder()
            .apiKey(System.getenv("DASHSCOPE_KEY"))
            .modelName("text-embedding-v3")
            .baseUrl("https://dashscope.aliyuncs.com/compatible-mode/v1")
            .build();
}

Embedding queryEmbedding = embeddingModel.embed("host报错请检查环境").content();

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Qdrant向量库存储

Qdrant是一个高性能的向量数据库，用于存储嵌入并进行快速的向量搜索。

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安装Qdrant

使用Docker安装Qdrant：

docker run -p 6333:6333 -p 6334:6334 qdrant/qdrant
  • 端口6333：用于HTTP API
  • 端口6334：用于gRPC API

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集成LangChain4j与Qdrant

  1. 添加Maven依赖：
<dependency>
   <groupId>dev.langchain4j</groupId>
   <artifactId>langchain4j-qdrant</artifactId>
</dependency>
  1. 创建Qdrant客户端：
@Bean
public QdrantClient qdrantClient() {
    QdrantGrpcClient.Builder grpcClientBuilder = QdrantGrpcClient.newBuilder("127.0.0.1", 6334, false);
    return new QdrantClient(grpcClientBuilder.build());
}
  1. 创建索引：
var vectorParams = Collections.VectorParams.newBuilder()
        .setDistance(Collections.Distance.Cosine)
        .setSize(1024)
        .build();
qdrantClient.createCollectionAsync("testv", vectorParams);
  1. 配置Qdrant Embedding Store：
@Bean
public EmbeddingStore<TextSegment> embeddingStore() {
    return QdrantEmbeddingStore.builder()
            .host("127.0.0.1")
            .port(6334)
            .collectionName("testv")
            .build();
}
  1. 文本生成与存储：
TextSegment segment1 = TextSegment.from("浏览器报错 404，请检测您输入的路径是否正确");
segment1.metadata().put("author", "冷冷");
Embedding embedding1 = embeddingModel.embed(segment1).content();
embeddingStore.add(embedding1, segment1);

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向量查询与过滤

  1. 基本向量查询：
Embedding queryEmbedding = embeddingModel.embed("404 是哪里的问题？").content();
EmbeddingSearchRequest embeddingSearchRequest = EmbeddingSearchRequest.builder()
        .queryEmbedding(queryEmbedding)
        .maxResults(1)
        .build();
EmbeddingSearchResult<TextSegment> searchResult = embeddingStore.search(embeddingSearchRequest);
System.out.println(searchResult.matches().get(0).embedded().text());
  1. 带元数据过滤的查询：
EmbeddingSearchRequest embeddingSearchRequest = EmbeddingSearchRequest.builder()
        .queryEmbedding(queryEmbedding)
        .filter(metadataKey("author").isEqualTo("冷冷"))
        .maxResults(1)
        .build();
  1. 常用过滤器：
Filter名称功能使用示例
And同时满足多个条件Filter.and(condition1, condition2)
Or满足其中任意一个条件Filter.or(condition1, condition2)
Not不满足条件Filter.not(condition)
IsEqualTo等于new IsEqualTo("field", "value")
IsGreaterThan大于new IsGreaterThan("field", value)
IsLessThan小于new IsLessThan("field", value)
IsIn在列表内new IsIn("field", listOfValues)
  1. 输出结果：
List<EmbeddingMatch<TextSegment>> relevant = searchResult.matches();
EmbeddingMatch<TextSegment> embeddingMatch = relevant.get(0);

System.out.println(embeddingMatch.score());  // 输出匹配分数
System.out.println(embeddingMatch.embedded().text());  // 输出匹配文本

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结论

本文档详细介绍了Embedding模型的概念、LangChain支持的向量数据库、文本向量化过程，以及如何使用Qdrant向量库进行存储和查询。通过这些步骤，你可以快速搭建基于Qdrant的高效向量搜索系统，为自然语言处理任务提供强大的支持。

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