第九章:核心能力详解 - Retrieval 与 RAG
如果说 Agent 解决的是“模型如何行动”,那么 Retrieval 与 RAG 解决的则是“模型如何基于外部知识可靠回答”。在企业场景中,大部分高价值应用都离不开 RAG,因为企业最重要的信息通常不在模型训练语料里,而在内部制度、合同、产品资料、项目文档、知识库、工单记录和业务数据库中。
本章将从 RAG 的原理、文档加载、切分、Embedding、向量索引、检索链构建、提示词设计、重排、多查询检索、评估与防幻觉等方面展开,并加入更偏工程实战的具体代码案例。
9.1 为什么需要 RAG
9.1.1 仅靠模型“记忆”远远不够
大模型再强,也无法天然满足企业问答的 4 个核心诉求:
- 实时性:模型并不知道公司昨天刚更新的制度;
- 私有性:模型训练时没有你的内部数据;
- 可追溯性:模型自然语言回答很难给出清晰出处;
- 可控性:没有外部证据时,模型仍可能自信地幻觉。
RAG 的核心思想就是:先检索,再生成。
9.1.2 RAG 不只是“接一个向量库”
很多人把 RAG 理解为:
- 文档切一下;
- 存进向量库;
- top-k 检索;
- 把结果塞进 prompt。
这只是最初级版本。一个可靠的 RAG 系统往往至少包含:
- 文档接入;
- 清洗标准化;
- 分块;
- Embedding;
- 向量索引;
- 查询改写;
- 检索;
- 重排;
- 生成;
- 引用;
- 评估与监控。
9.2 RAG 的基础流程
原始文档 -> 清洗 -> 切分 -> Embedding -> 写入向量库 用户问题 -> 查询理解 -> 检索 -> 重排 -> 生成 -> 返回引用
这个流程中的任何一步变差,都会拖累最终效果。
9.3 构建知识库:文档加载与清洗
9.3.1 常见数据源
RAG 的数据源并不限于 PDF:
- Word / PDF / Markdown / HTML;
- FAQ 网页;
- DokuWiki / Confluence / 飞书文档;
- 工单系统和 CRM 备注;
- 数据库导出;
- API 响应;
- 邮件归档;
- 表格和报表。
在 LangChain 生态中,这一步通常由 Document Loaders 完成。
9.3.2 一个最小加载示例
from langchain_community.document_loaders import DirectoryLoader, TextLoader loader = DirectoryLoader( "./kb", glob="**/*.md", loader_cls=TextLoader, show_progress=True, ) documents = loader.load() print(len(documents)) print(documents[0].page_content[:200]) print(documents[0].metadata)
9.3.3 清洗比建索引更重要
很多低质量 RAG 的问题根源并不在模型,而在脏数据:
- 页眉页脚重复;
- OCR 错乱;
- 目录和正文混在一起;
- 表格列断裂;
- 版本冲突;
- 失效文件未下架;
- 一个文档出现多个互相矛盾副本。
因此,在生产实践中,你往往要先做一轮文档规范化,例如:
- 去重;
- 补充来源与日期 metadata;
- 标记版本号;
- 删除“草稿”“废弃”“测试文档”;
- 将图片 OCR 成可检索文本。
9.4 文本切分策略
9.4.1 为什么不能整篇文档直接向量化
整篇文档直接入库的问题包括:
- 语义粒度太粗;
- 容易命中大量无关上下文;
- 不利于引用定位;
- 生成阶段 token 成本太高。
因此,RAG 的一个核心工作就是切 chunk。
9.4.2 使用 `RecursiveCharacterTextSplitter`
from langchain_text_splitters import RecursiveCharacterTextSplitter splitter = RecursiveCharacterTextSplitter( chunk_size=500, chunk_overlap=80, separators=[" ", " ", "。", ",", " ", ""] ) chunks = splitter.split_documents(documents) print(len(chunks)) print(chunks[0].page_content)
9.4.3 切分参数怎么选
通常没有一组万能参数,必须结合文档类型调优:
- FAQ 适合较小 chunk;
- 制度文档往往需要按标题层级切分;
- 合同类文档适合按条款切;
- 技术文档可以适度保留更大上下文。
经验上可以先从:
- `chunk_size=400~800`
- `chunk_overlap=50~120`
开始试验。
9.4.4 按业务结构切分往往优于按字符切分
例如:
- 制度文档按“章节 → 条款”切;
- FAQ 按“问题 + 答案”切;
- API 文档按“接口 + 参数 + 示例”切;
- 合同按“条款编号”切。
因为这些切分方式更接近用户真实提问的语义单位。
9.5 Embedding 与向量索引
9.5.1 Embedding 做了什么
Embedding 模型会把文本映射到向量空间,让“语义相近”的文本靠得更近。这样即使用户问的是“差旅报销需要哪些材料”,文档里写的是“出差费用报销应提交票据和审批单”,系统仍有机会通过语义相似度命中。
9.5.2 使用 OpenAI Embeddings + Chroma
from langchain_openai import OpenAIEmbeddings from langchain_chroma import Chroma embeddings = OpenAIEmbeddings(model="text-embedding-3-large") vectorstore = Chroma.from_documents( documents=chunks, embedding=embeddings, persist_directory="./chroma_db" )
9.5.3 metadata 在 RAG 中非常重要
写入向量库时,应尽量保留 metadata,例如:
- `source`:来源文件;
- `doc_type`:制度、FAQ、合同、公告;
- `department`:人事、财务、行政;
- `version`:版本号;
- `effective_date`:生效日期。
因为很多时候精准检索不仅靠语义相似度,还要靠 metadata 过滤。
9.6 构建 Retriever
9.6.1 最基础的 Retriever
retriever = vectorstore.as_retriever(search_kwargs={"k": 4}) results = retriever.invoke("差旅报销需要提交什么材料?") for doc in results: print(doc.metadata) print(doc.page_content[:200]) print("-" * 30)
9.6.2 使用 metadata 过滤
retriever = vectorstore.as_retriever( search_kwargs={ "k": 4, "filter": {"department": "finance"} } )
这类过滤非常适合:
- 财务类问题只检索财务制度;
- 某个项目只检索该项目资料;
- 只检索最新版本文档。
9.7 用 LCEL 构建一个最小 RAG 链
除了使用高阶 helper,LangChain 也非常适合用 LCEL(LangChain Expression Language)显式搭建 RAG 链。
from langchain_openai import ChatOpenAI from langchain_core.prompts import ChatPromptTemplate from langchain_core.output_parsers import StrOutputParser from langchain_core.runnables import RunnablePassthrough prompt = ChatPromptTemplate.from_template(""" 你是企业知识助手。请仅依据下面提供的资料回答问题。 如果资料不足,请明确回答“未找到足够依据”。 问题:{question} 资料: {context} """) def format_docs(docs): return " ".join(doc.page_content for doc in docs) model = ChatOpenAI(model="gpt-4o-mini", temperature=0) rag_chain = ( { "context": retriever | format_docs, "question": RunnablePassthrough(), } | prompt | model | StrOutputParser() ) answer = rag_chain.invoke("差旅报销需要提交什么材料?") print(answer)
这个例子非常适合教学,因为它完整展示了:
- 输入问题;
- 检索文档;
- 格式化上下文;
- 拼入 Prompt;
- 调用模型;
- 输出最终答案。
9.8 使用 `create_retrieval_chain()` 组合检索与生成
如果你希望使用更高层的封装,也可以使用官方常见的 retrieval helper:
from langchain.chains import create_retrieval_chain from langchain.chains.combine_documents import create_stuff_documents_chain from langchain_core.prompts import ChatPromptTemplate from langchain_openai import ChatOpenAI prompt = ChatPromptTemplate.from_messages([ ("system", "你是企业知识助手。仅依据提供资料回答;若资料不足,请明确说明。"), ("human", "问题:{input} 资料:{context}") ]) llm = ChatOpenAI(model="gpt-4o-mini", temperature=0) doc_chain = create_stuff_documents_chain(llm, prompt) retrieval_chain = create_retrieval_chain(retriever, doc_chain) result = retrieval_chain.invoke({"input": "报销审批一般需要多久?"}) print(result)
9.9 查询改写、多查询与重排
基础 top-k 检索只是开始。很多实际项目还会加:
- 查询改写;
- 多查询检索;
- 重排模型;
- 父子块检索;
- 混合检索(语义 + 关键词)。
9.9.1 多查询示例思路
query_variants = [ "差旅报销需要提交什么材料?", "出差费用报销要附哪些单据?", "报销差旅费时需要哪些凭证?" ] all_docs = [] seen = set() for query in query_variants: for doc in retriever.invoke(query): key = (doc.metadata.get("source"), doc.page_content[:100]) if key not in seen: seen.add(key) all_docs.append(doc)
多查询的价值在于:
- 用户提问不一定使用文档原词;
- 一个问题可能包含多个角度;
- 某些术语在不同部门有不同叫法。
9.9.2 重排(Rerank)的价值
向量检索擅长“召回”,但不一定擅长“最终排序”。在要求较高的系统里,往往会:
- 先用向量库召回 10~20 个候选;
- 再用重排模型对候选做精排;
- 只把前 3~5 个高质量 chunk 交给生成模型。
9.10 RAG 提示词的关键原则
一个可靠的 RAG 提示词至少应包含:
- 仅依据资料回答;
- 若资料不足,明确承认不知道;
- 对流程类问题尽量步骤化输出;
- 尽可能附带引用来源;
- 不要把未命中的常识混成企业事实。
9.10.1 一个更实用的 RAG Prompt
prompt = ChatPromptTemplate.from_template(""" 你是公司内部知识库助手。 请严格依据提供的资料回答问题,不得虚构制度、日期或流程。 如果资料不足,请回答“未找到足够依据”,并指出还需要什么信息。 请按以下格式回答: 1. 直接答案 2. 依据说明 3. 引用来源 问题:{question} 资料: {context} """)
9.11 防幻觉与可追溯性
RAG 不会自动消灭幻觉。RAG 仍可能出错,原因包括:
- 检索没命中真正相关文档;
- chunk 中混入无关内容;
- 文档本身过时或冲突;
- 生成提示词没有强约束;
- 模型把自身常识和检索内容混在一起。
常见防护手段包括:
- 输出引用片段;
- 显式要求资料不足时拒答;
- 对关键场景加入答案验证步骤;
- 对文档引入版本号与生效日期。
9.12 一个完整的本地知识库问答样例
from langchain_community.document_loaders import DirectoryLoader, TextLoader from langchain_text_splitters import RecursiveCharacterTextSplitter from langchain_openai import OpenAIEmbeddings, ChatOpenAI from langchain_chroma import Chroma from langchain_core.prompts import ChatPromptTemplate from langchain_core.output_parsers import StrOutputParser from langchain_core.runnables import RunnablePassthrough loader = DirectoryLoader("./kb", glob="**/*.md", loader_cls=TextLoader) docs = loader.load() splitter = RecursiveCharacterTextSplitter(chunk_size=600, chunk_overlap=100) chunks = splitter.split_documents(docs) vectorstore = Chroma.from_documents( documents=chunks, embedding=OpenAIEmbeddings(model="text-embedding-3-large"), persist_directory="./chroma_db" ) retriever = vectorstore.as_retriever(search_kwargs={"k": 4}) prompt = ChatPromptTemplate.from_template(""" 你是企业知识助手,仅依据资料回答。 若资料不足,请直接回答“未找到足够依据”。 问题:{question} 资料: {context} """) def format_docs(docs): return " ".join( f"[来源: {doc.metadata.get('source', 'unknown')}] {doc.page_content}" for doc in docs ) chain = ( { "context": retriever | format_docs, "question": RunnablePassthrough(), } | prompt | ChatOpenAI(model="gpt-4o-mini", temperature=0) | StrOutputParser() ) print(chain.invoke("试用期员工可以申请差旅报销吗?"))
9.13 RAG 评估应该看什么
一个可上线的 RAG 系统,不能只靠“感觉还行”。至少要评估:
- 命中率:相关资料是否被检出;
- 精准率:检出的资料噪声是否过大;
- 回答正确率;
- 引用准确率;
- 平均延迟;
- 单次成本;
- 失败类型分布。
建议你建立一个小规模评测集,例如 50~200 个真实问题,记录:
- 标准答案;
- 标准引用;
- 所属文档;
- 难度等级;
- 是否多跳推理。
9.14 本章小结
- RAG 的核心是“先检索,再生成”;
- 构建高质量 RAG,重点不只是向量库,而是整条知识链路;
- 文档清洗、切分、Embedding、metadata、检索和提示词缺一不可;
- LCEL 是理解 RAG 链路最清晰的方式之一;
- 企业级 RAG 必须重视引用、版本控制、防幻觉和评估。
练习
1. 使用一批公司制度文档,设计一个从清洗、切分到索引的 RAG 数据处理流程。
2. 比较两种切分策略:固定长度切分与按标题层级切分,分析它们对检索质量的影响。
3. 用 LCEL 手写一个最小 RAG 链,并在答案中输出引用来源。
4. 设计一个查询改写模块,为同一个问题生成 3 个语义等价查询并合并检索结果。
5. 为你的业务场景建立一个 20 条问题的 RAG 评测集。