知识库

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2024 年 6 月 4 日

一、引言：RAG 技术的兴起和挑战

1.1、从关键词搜索到 RAG

在大模型技术火起来之前，我们处理海量数据中的信息检索问题，往往依靠的是传统的关键词搜索和全文检索方法。这些方法虽然在一定程度上帮助我们找到了信息，但它们在语义理解方面的能力相对较弱，很难精确捕捉到用户的真实需求。因此，当用户试图在海量数据中寻找特定信息时，往往就像是在大海里捞针，很难快速而准确地找到自己需要的答案。

随着大模型技术的爆发，一种名为检索增强生成（Retrieval-Augmented Generation，简称RAG）的新技术应运而生。RAG技术的出现，就像是给传统的搜索方法装上了智能的翅膀，它通过结合信息检索和文本生成，使得信息获取变得更加高效和准确。

RAG技术的核心优势在于它能够理解用户问题背后的深层语义，而不是简单地依赖于关键词匹配。它通过三个关键步骤——精准检索、信息整合和自然语言生成——来提升信息获取的效率和准确性。首先，RAG技术能够在海量数据中快速定位到与用户问题最相关的信息；其次，它能够将分散在不同地方的信息整合起来，形成一个连贯的答案；最后，RAG技术利用先进的语言模型，生成流畅、自然、易于理解的文本，为用户提供更加人性化的服务。

RAG技术在智能问答、语义搜索、个性化推荐、辅助写作等领域展现出巨大的潜力。它使系统能够处理更加复杂的问题，为用户提供更精准、更人性化的服务。

1.2、现有 RAG 框架存在的问题

RAG 技术的出现，为处理海量非结构化数据、构建更智能的应用带来了新的希望。然而，现有的RAG框架在实际应用中依然面临着诸多挑战，如部署维护的复杂性、定制性不足、缺乏端到端的解决方案、用户体验有待提升等。这些挑战具体可以归结为以下几个方面：

部署和维护的复杂性: 许多 RAG 框架缺乏对生产环境的优化，部署和维护一个完整的 RAG 系统需要开发者具备专业的知识和技能，例如配置向量数据库、管理语言模型等。
缺乏灵活性和可定制性: 许多框架只提供了固定的功能模块，开发者难以根据实际需求进行定制化开发，例如支持不同的数据源、语言模型或向量数据库。
查询服务部署：从查询生成答案的代码需要包装在 API 服务器中，并部署为可扩展的服务，该服务可以处理多个并发查询并随着流量自动扩展，目前还没有此类内置支持。
语言模型和嵌入模型部署：RAG 框架中缺乏真正的生产级支持，其中模型作为单独的服务托管，并通过 API 调用。
向量数据库部署：RAG 框架应考虑提供内置支持，以更具可扩展性和可靠性的方式部署数据库。
缺乏端到端的完整解决方案: 一些框架只关注 RAG 流程中的某些部分，例如检索或生成，缺乏将整个流程整合起来的完整解决方案，开发者需要自行拼凑不同的工具和库。
用户体验不佳: 许多框架缺乏用户友好的界面和工具，难以与非技术人员进行协作和交互。

尽管RAG技术的发展道路还很长，但它的发展趋势是不可阻挡的。随着技术的不断成熟和完善，我们有理由相信，RAG技术将在智能信息处理领域发挥越来越重要的作用，为人类走向智能时代铺平道路。它将成为我们探索信息海洋的智能潜水艇，帮助我们在知识的海洋中找到那些珍贵的宝藏。

二、Cognita：解决 RAG 痛点的利器

为了解决上述问题，Truefoundry 推出了 Cognita，一款面向生产环境的开源、模块化 RAG 框架。Cognita 的目标是简化 RAG 应用的开发和部署，让开发者能够专注于构建核心业务逻辑，而无需从头开始搭建整个系统。

2.1、什么是 Cognita

Cognita 是一个开源、模块化的应用程序，它被设计用于生产环境，并且结合了信息检索增强生成（Retrieval-Augmented Generation，简称 RAG）技术。RAG 是一种人工智能技术，它通过结合检索（检索相关信息）和生成（生成新内容）的方式来增强模型的性能。

Cognita 的设计目标是在完全定制化和适应性之间取得平衡，同时确保用户友好性。它考虑到了 RAG 和 AI 技术的快速发展，因此在设计时注重了可扩展性，以便能够无缝集成新的技术突破和不同的应用场景。

Cognita 的核心优势在于其模块化设计，它被分解为不同的模块，每个模块都可以根据用户的需求进行定制和控制。这样的设计使得系统更易于维护，可以轻松添加新功能，例如与其他 AI 库的互操作性，并且允许用户根据自己的特定需求来定制平台。

2.2、Cognita 的优势

全面性： 提供从数据加载、解析、嵌入到查询和响应生成的完整 RAG 流程，无需拼凑不同的工具和库。
模块化： 将 RAG 流程分解为可插拔的组件，方便开发者根据需求进行定制和扩展，例如使用不同的数据源、语言模型、向量数据库等。
易用性： 提供用户友好的界面，方便非技术人员上传文档、执行问答等操作，降低了 RAG 技术的使用门槛。
面向生产环境： 支持批量索引、增量索引等特性，能够高效处理海量文档，并保证系统的稳定性和可扩展性。

2.3、Cognita 如何解决这些问题

Cognita 的诞生正是为了解决上述 RAG 存在的问题，目的是为开发者提供一个更加强大、灵活、易用且面向生产环境的开源 RAG 框架，其设计理念可以概括为以下几点：

模块化架构: 将 RAG 流程分解为一系列可插拔的模块化组件，开发者可以根据需求自由选择和组合不同的组件，例如数据加载器、解析器、嵌入器、向量数据库等，轻松实现定制化开发。
简化部署和维护: Cognita 对各个组件进行了高度抽象和封装，并提供了多种部署方式，简化了 RAG 应用的部署和维护流程，降低了开发者的技术门槛。
简化的部署：Cognita 抽象了在生产中部署 RAG 系统的复杂性，处理诸如分块和嵌入作业、查询服务部署、语言模型托管和向量数据库管理等任务。
提供端到端的完整解决方案: Cognita 涵盖了 RAG 流程的各个环节，从数据加载、解析、嵌入到查询和响应生成，提供了一个完整的解决方案，开发者无需自行拼凑不同的工具和库。
优化面向生产环境的性能和稳定性: Cognita 支持批量索引、增量索引等特性，能够高效处理海量数据，并提供了多种部署方式，以满足不同场景的需求。
提升用户体验: Cognita 提供了用户友好的界面和工具，方便开发者与非技术人员进行协作和交互，例如上传文档、执行问答等操作。

总之，Cognita 的出现，为开发者提供了一个更优的选择，降低了 RAG 技术的使用门槛，让 RAG 应用的构建更加便捷高效，也为构建更加智能化的应用奠定了坚实的基础。

2.4、Cognita 架构概览

Cognita 的架构图如下所示：

Cognita 的架构由几个协同工作的关键组件构成：

数据源：指文档所在的位置，例如计算机硬盘、云存储或内部数据库。
元数据存储：类似于图书馆目录，用于跟踪有关文档集合的信息。它会记录集合名称、文档存储位置以及用于分析的所选嵌入模型等详细信息。
LLM 网关（可选）：充当于来自不同提供商的各种大语言模型 (LLM) 和嵌入模型交互的中心枢纽。您可以将其视为一个通用翻译器，允许 Cognita 与不同的 AI 服务进行无缝通信。
向量数据库：这个高性能数据库存储由分析器生成的文档嵌入。它允许 Cognita 根据用户查询有效地检索相关文档。您可以将其视为一个超级强大的搜索引擎，它可以根据含义和上下文（而不仅仅是关键字）查找信息。
索引作业：在后台运行，自动处理您的文档。它从数据源检索文档、分析它们、创建嵌入，并将它们存储在向量数据库中。
API 服务器：系统的核心。它接收用户查询，与其他组件交互以查找相关信息，并使用 LLM 网关（如果适用）生成响应。

三、Cognita 实战：快速构建问答系统

使用 Cognita 非常简单，以下是使用流程的简化视图：

准备文档：将您希望 Cognita 分析的文档整理到集合中（例如，研究论文、客户电子邮件）。
索引：Cognita 会自动完成索引过程。它会分析您的文档、创建嵌入，并将它们存储在向量数据库中。这可能需要一些时间，具体取决于集合的大小。
提出您的问题：索引完成后，您可以通过用户界面或 API 与 Cognita 交互。只需提出您的问题，Cognita 就会搜索您的文档，检索最相关的信息，并提供一个经过深思熟虑的答案。

下面，我们将通过一个简单的案例，演示如何使用 Cognita 快速构建一个基于特定领域文档的问答系统。

例如：

创建数据源： 上传包含您领域知识的 PDF 文档。

创建集合： 选择合适的嵌入模型，例如 openai-main/text-embedding-ada-002，并将数据源添加到集合中。点击 "Process" 按钮，Cognita 会自动完成文档解析、嵌入和索引。

进行问答： 在 "Query" 界面，输入您的问题，例如 "when layer type is Convolutional, what is the Maximum Path Length？"，并选择合适的语言模型和检索器。点击 "Generate" 按钮，Cognita 会返回基于您文档的答案。

四、Cognita 部署

Cognita 支持多种部署方式：

本地部署：直接在您自己的机器上运行 Cognita，以用于私有用例。
云部署：利用 TrueFoundry 的云平台轻松部署和管理您的 Cognita 实例。这对于需要可扩展性和协作的场景非常理想。

五、总结

Cognita 作为一款面向生产环境的开源 RAG 框架，为开发者提供了一个强大、灵活、易用的工具，简化了 RAG 应用的开发和部署。其模块化设计、丰富的功能和对生产环境的优化，使其成为构建各种智能应用的理想选择。

Cognita 从设计之初就考虑到了生产环境的需求，其模块化架构、高效的数据处理能力以及对用户体验的关注，使其成为构建面向生产环境的智能应用的理想选择。想要深入了解 Cognita 的内部机制和定制化能力，敬请期待我们的下一篇文章，我们将为您揭开 Cognita 各个组件的神秘面纱！

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