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llm-Initial-learning（https://datawhalechina.github.io/llm-universe/）

LLM介绍

LLM 通常指包含数百亿（或更多）参数的语言模型，它们在海量的文本数据上进行训练，从而获得对语言深层次的理解。

常见的LLM模型

闭源：GPT系列，CLAUDE系列，PaLM/Gemini 系列以及国内的一系列大模型
开源：LLaMA 系列，通义千问，GLM 系列，Baichuan 系列

RAG

RAG 是一个完整的系统，其工作流程可以简单地分为数据处理、检索、增强和生成四个阶段

LangChain

LangChain 框架是一个开源工具，充分利用了大型语言模型的强大能力，以便开发各种下游应用。它的目标是为各种大型语言模型应用提供通用接口，从而简化应用程序的开发流程。具体来说，LangChain 框架可以实现数据感知和环境互动，也就是说，它能够让语言模型与其他数据来源连接，并且允许语言模型与其所处的环境进行互动。

LLM项目的一般流程

步骤一：项目规划与需求分析
确定项目目标和核心功能；确定技术架构和工具
步骤二：数据准备与向量知识库构建
如：加载本地文档 -> 读取文本 -> 文本分割 -> 文本向量化 -> question 向量化 -> 在文本向量中匹配出与问句向量最相似的 top k 个 -> 匹配出的文本作为上下文和问题一起添加到 Prompt 中 -> 提交给 LLM 生成回答。 步骤三：大模型集成与 API 连接
步骤四：核心功能实现
步骤五：核心功能迭代优化
步骤六：前端与用户交互界面开发
步骤七：部署测试与上线
步骤八：维护与持续改进

使用LLM API开发应用

基本概念

Prompt（写一个prompt给大模型用于不断优化prompt？）

一种输入模板，可以减少模型幻觉，提高模型的输出质量

一个完整的Prompt包括以下几个关键要素：

  1. 明确目标：清晰定义任务，以便模型理解。
  2. 具体指导：给予模型明确的指导和约束。
  3. 简洁明了：使用简练、清晰的语言表达Prompt。
  4. 适当引导：通过示例或问题边界引导模型。
  5. 迭代优化：根据输出结果，持续调整和优化Prompt。

一些有效做法：

  • 强调，可以适当的重复命令和操作。
  • 给模型一个出路，如果模型可能无法完成,告诉它说“不知道”，别让它乱“联想”。
  • 尽量具体，它还是孩子，少留解读空间。

img

另：

Note

  1. System Prompt : 该种 Prompt 内容会在整个会话过程中持久地影响模型的回复，且相比于普通 Prompt 具有更高的重要性
  2. User Prompt: 平常的Prompt
{
    "system prompt": "你是一个幽默风趣的个人知识库助手，可以根据给定的知识库内容回答用户的提问，注意，你的回答风格应是幽默风趣的",
    "user prompt": "我今天有什么事务？"
}

Temperature

通过控制 temperature 参数来控制 LLM 生成结果的随机性与创造性。

Temperature 一般取值在 0~1 之间，当取值较低接近 0 时，预测的随机性会较低，产生更保守、可预测的文本，不太可能生成意想不到或不寻常的词。当取值较高接近 1 时，预测的随机性会较高，所有词被选择的可能性更大，会产生更有创意、多样化的文本，更有可能生成不寻常或意想不到的词。

API开发

智谱API（送的太多了）

from zhipuai import ZhipuAI

client = ZhipuAI(
    api_key=os.environ["ZHIPUAI_API_KEY"]
)

def gen_glm_params(prompt):
    '''
    构造 GLM 模型请求参数 messages

    请求参数：
        prompt: 对应的用户提示词
    '''
    messages = [{"role": "user", "content": prompt}]
    return messages


def get_completion(prompt, model="glm-3-turbo", temperature=0.95):

    messages = gen_glm_params(prompt)
    response = client.chat.completions.create(
        model=model,
        messages=messages,
        temperature=temperature
    )
    if len(response.choices) > 0:
        return response.choices[0].message.content
    return "generate answer error"

搭建知识库

词向量及向量知识库

Note

在机器学习和自然语言处理（NLP）中，词向量（Embeddings）是一种将非结构化数据，如单词、句子或者整个文档，转化为实数向量的技术。这些实数向量可以被计算机更好地理解和处理。

  • 词向量更容易检索
  • 词向量的综合信息能力更强

已知词向量可以捕捉语义，那么词向量可以捕捉跨语言的语义么？

跨语言词向量（Cross-lingual Word Embeddings）旨在将不同语言中的词映射到同一个向量空间中，从而使不同语言之间的词能够相互对应。这可以通过以下几种方法来实现：

  • 直接投影：这种方法将一种语言中的词向量直接投影到另一种语言的向量空间中。
  • 平行学习：这种方法使用相同的词向量模型来训练不同语言的词向量。
  • 监督学习：这种方法使用带有标签的对齐数据来训练跨语言词向量。

跨语言词向量已被应用于各种NLP任务中，例如：

  • 机器翻译：跨语言词向量可以用于提高机器翻译的准确性。例如，通过使用跨语言词向量，机器翻译系统可以更好地理解源语言和目标语言之间的词之间的语义关系，从而生成更准确的译文。
  • 文本挖掘：跨语言词向量可以用于在不同语言的文本中发现模式和趋势。例如，通过使用跨语言词向量，我们可以比较不同语言中的舆论情绪。
  • 信息检索：跨语言词向量可以用于提高跨语言信息检索的准确性。例如，通过使用跨语言词向量，我们可以更好地理解用户查询的意图，并返回更相关的结果。

构建词向量的方法

  • 使用各个公司的 Embedding API；
  • 在本地使用嵌入模型将数据构建为词向量。

主流的向量数据库

  • Chroma：是一个轻量级向量数据库，拥有丰富的功能和简单的 API，具有简单、易用、轻量的优点，但功能相对简单且不支持GPU加速，适合初学者使用。
  • Weaviate：是一个开源向量数据库。除了支持相似度搜索和最大边际相关性（MMR，Maximal Marginal Relevance）搜索外还可以支持结合多种搜索算法（基于词法搜索、向量搜索）的混合搜索，从而搜索提高结果的相关性和准确性。
  • Qdrant：Qdrant使用 Rust 语言开发，有极高的检索效率和RPS（Requests Per Second），支持本地运行、部署在本地服务器及Qdrant云三种部署模式。且可以通过为页面内容和元数据制定不同的键来复用数据。

使用智谱API

智谱有封装好的SDK，我们调用即可。

from zhipuai import ZhipuAI
def zhipu_embedding(text: str):

    api_key = os.environ['ZHIPUAI_API_KEY']
    client = ZhipuAI(api_key=api_key)
    response = client.embeddings.create(
        model="embedding-2",
        input=text,
    )
    return response

text = '要生成 embedding 的输入文本，字符串形式。'
response = zhipu_embedding(text=text)Copy to clipboardErrorCopied

response为zhipuai.types.embeddings.EmbeddingsResponded类型，我们可以调用object、data、model、usage来查看response的embedding类型、embedding、embedding model及使用情况。

print(f'response类型为：{type(response)}')
print(f'embedding类型为：{response.object}')
print(f'生成embedding的model为：{response.model}')
print(f'生成的embedding长度为：{len(response.data[0].embedding)}')
print(f'embedding（前10）为: {response.data[0].embedding[:10]}')Copy to 
response类型为：<class 'zhipuai.types.embeddings.EmbeddingsResponded'>
embedding类型为：list
生成embedding的model为：embedding-2
生成的embedding长度为：1024
embedding（前10）为: [0.017892399802803993, 0.0644201710820198, -0.009342825971543789, 0.02707476168870926, 0.004067837726324797, -0.05597858875989914, -0.04223804175853729, -0.03003198653459549, -0.016357755288481712, 0.06777040660381317]Copy to

langchain文档解析

1. pdf

from langchain.document_loaders.pdf import PyMuPDFLoader

loader = PyMuPDFLoader("")

pdf_pages = loader.load()

2. markdown

from langchain.document_loaders.markdown import UnstructuredMarkdownLoader

loader = UnstructuredMarkdownLoader()
md_pages = loader.load()

3. Langchain 中文本分割器都根据 chunk_size (块大小)和 chunk_overlap (块与块之间的重叠大小)进行分割。

最大边际相关性

假设你在写一篇关于猫的文章，你需要从网上搜索相关信息。MMR 算法就像一个帮助你收集素材的助手。它会先从网上找到与“猫”高度相关的各种文档，然后从中挑选出那些与你已经收集的文档内容不太重复，但又能提供新信息的文档。这样，你最终收集到的素材既全面又丰富，能够帮助你写出一篇高质量的文章。

  1. 计算每个结果与你搜索查询的相关性。 这可以通过各种方法来实现，例如使用关键词匹配或语义相似度。

  2. 从相关性最高的結果开始，逐个添加结果到最终列表中。

  3. 在添加每个结果时，计算它与列表中已有结果的重复程度。 这可以通过计算它们之间的语义相似度来实现。

  4. 如果一个结果与列表中已有结果的重复程度过高，则将其丢弃。

  5. 重复步骤 3 和 4，直到找到所需数量的结果。

构建RAG应用

智谱GLM（需自己封装api）

模型编码 弃用日期 指向模型
chatglm_pro 2024 年 12 月 31 日 glm-4
chatglm_std 2024 年 12 月 31 日 glm-3-turbo
chatglm_lite 2024 年 12 月 31 日 glm-3-turbo

历史对话的记忆功能

1. 记忆（Memory）

使用 ConversationBufferMemory ，它保存聊天消息历史记录的列表，这些历史记录将在回答问题时与问题一起传递给聊天机器人，从而将它们添加到上下文中。

from langchain.memory import ConversationBufferMemory

memory = ConversationBufferMemory(
    memory_key="chat_history",  # 与 prompt 的输入变量保持一致。
    return_messages=True  # 将以消息列表的形式返回聊天记录，而不是单个字符串
)

2. 对话检索链（ConversationalRetrievalChain）

  1. 将之前的对话与新问题合并生成一个完整的查询语句。
  2. 在向量数据库中搜索该查询的相关文档。
  3. 获取结果后,存储所有答案到对话记忆区。
  4. 用户可在 UI 中查看完整的对话流程。

部署知识库助手

一、Streamlit 简介

Streamlit 是一个用于快速创建数据应用程序的开源 Python 库。它的设计目标是让数据科学家能够轻松地将数据分析和机器学习模型转化为具有交互性的 Web 应用程序，而无需深入了解 Web 开发。和常规 Web 框架，如 Flask/Django 的不同之处在于，它不需要你去编写任何客户端代码（HTML/CSS/JS），只需要编写普通的 Python 模块，就可以在很短的时间内创建美观并具备高度交互性的界面，从而快速生成数据分析或者机器学习的结果；另一方面，和那些只能通过拖拽生成的工具也不同的是，你仍然具有对代码的完整控制权。

Streamlit 提供了一组简单而强大的基础模块，用于构建数据应用程序：

  • st.write()：这是最基本的模块之一，用于在应用程序中呈现文本、图像、表格等内容。
  • st.title()、st.header()、st.subheader()：这些模块用于添加标题、子标题和分组标题，以组织应用程序的布局。
  • st.text()、st.markdown()：用于添加文本内容，支持 Markdown 语法。
  • st.image()：用于添加图像到应用程序中。
  • st.dataframe()：用于呈现 Pandas 数据框。
  • st.table()：用于呈现简单的数据表格。
  • st.pyplot()、st.altair_chart()、st.plotly_chart()：用于呈现 Matplotlib、Altair 或 Plotly 绘制的图表。
  • st.selectbox()、st.multiselect()、st.slider()、st.text_input()：用于添加交互式小部件，允许用户在应用程序中进行选择、输入或滑动操作。
  • st.button()、st.checkbox()、st.radio()：用于添加按钮、复选框和单选按钮，以触发特定的操作。

这些基础模块使得通过 Streamlit 能够轻松地构建交互式数据应用程序，并且在使用时可以根据需要进行组合和定制，更多内容请查看官方文档

系统评估和优化

验证评估的一般思路

开发(prompt,rag) -> 验证 -> 得到badcase -> 将badcase加入验证集，针对优化 -> 重复验证

大模型评估方法

人工评估

  1. 量化评估

对每一个验证案例的回答都给出打分，最后计算所有验证案例的平均分得到本版本系统的得分。根据个人风格和业务实际情况而定。

  1. 多维评估

模型的回答需要同时满足充分使用个人知识库内容、答案与问题一致、答案真实有效、回答语句通顺等。根据不同的项目灵活制定指标 比如知识库：

  1. 知识查找正确性
  2. 回答一致性
  3. 回答幻觉比例
  4. 回答正确性
  5. 逻辑性
  6. 通顺性
  7. 智能性
  1. 简单自动评估

构造客观题与计算标准答案相似度

  1. 例如，对于问题：南瓜书的作者是谁？ -> 【多项选择题】南瓜书的作者是谁？ A 周志明 B 谢文睿 C 秦州 D 贾彬彬
  2. 南瓜书的目标是什么？ -> 周志华老师的《机器学习》（西瓜书）是机器学习领域的经典入门教材之一，周老师为了使尽可能多的读者通过西瓜书对机器学习有所了解, 所以在书中对部分公式的推导细节没有详述，但是这对那些想深究公式推导细节的读者来说可能“不太友好”，本书旨在对西瓜书里比较难理解的公式加以解析，以及对部分公式补充具体的推导细节。
  1. 使用大模型进行评估

我们可以通过构造 Prompt Engineering 让大模型充当一个评估者的角色，从而替代人工评估的评估员；同时大模型可以给出类似于人工评估的结果，因此可以采取人工评估中的多维度量化评估的方式，实现快速全面的评估。

  1. 混合评估

事实上，上述评估方法都不是孤立、对立的，相较于独立地使用某一种评估方法，我们更推荐将多种评估方法混合起来，对于每一种维度选取其适合的评估方法，兼顾评估的全面、准确和高效。

评估并优化生成部分

优化一个大模型应用，我们往往需要从这两部分同时入手，分别评估检索部分和优化部分的性能，找出 Bad Case 并针对性进行性能的优化。而具体到生成部分，在已限定使用的大模型基座的情况下，我们往往会通过优化 Prompt Engineering 来优化生成的回答。

  1. 提升直观回答质量
  2. 标明知识来源，提高可信度
  3. 构造思维链
  4. 增加一个指令解析

评估并优化检索部分

评估检索效果

一个简单的方法：

对于 N 个给定 query，我们保证每一个 query 对应的正确答案都存在于知识库中。假设对于每一个 query，系统找到了 K 个文本片段，如果正确答案在 K 个文本片段之一，那么我们认为检索成功；如果正确答案不在 K 个文本片段之一，我们任务检索失败。那么，系统的检索准确率可以被简单地计算为： accuracy = M/N 其中，M 是成功检索的 query 数。 针对不同的场景要具体设置不同的指标

优化检索的思路
  1. 知识片段被割裂导致答案丢失
  2. query 提问需要长上下文概括回答
  3. 关键词误导
  4. 匹配关系不合理