1. 引言

随着自然语言处理（NLP）技术的迅猛发展，生成式语言模型（如GPT、BART等）在多种文本生成任务中表现卓越，尤其在语言生成和上下文理解方面。然而，纯生成模型在处理事实类任务时存在一些固有的局限性。例如，由于这些模型依赖于固定的预训练数据，它们在回答需要最新或实时信息的问题时，可能会出现“编造”信息的现象，导致生成结果不准确或缺乏事实依据。此外，生成模型在面对长尾问题和复杂推理任务时，常因缺乏特定领域的外部知识支持而表现不佳，难以提供足够的深度和准确性。

与此同时，检索模型（Retriever）能够通过在海量文档中快速找到相关信息，解决事实查询的问题。然而，传统检索模型（如BM25）在面对模糊查询或跨域问题时，往往只能返回孤立的结果，无法生成连贯的自然语言回答。由于缺乏上下文推理能力，检索模型生成的答案通常不够连贯和完整。

为了解决这两类模型的不足，检索增强生成模型（Retrieval-Augmented Generation，RAG）应运而生。RAG通过结合生成模型和检索模型的优势，实时从外部知识库中获取相关信息，并将其融入生成任务中，确保生成的文本既具备上下文连贯性，又包含准确的知识。这种混合架构在智能问答、信息检索与推理、以及领域特定的内容生成等场景中表现尤为出色。

2. RAG 的基本原理

RAG 的基本原理是，通过检索模型从外部知识库中获取相关信息，并将其融入生成模型中，生成更连贯和准确的文本。具体步骤如下：

1. 检索器：通过检索模型从外部知识库中检索相关的信息。
2. 生成器：负责生成最终的自然语言输出。

2.1 检索器

• 向量检索：将外部知识库中的文本转化为向量，并与用户输入的文本进行相似度计算。向量检索的优点在于能够更好的捕捉语义相似性，而不仅仅是依赖于词汇匹配。
• 关键词检索：主要基于词频和逆文档频率（TF-IDF）的加权搜索模型来对文档进行排序和检索。BM25适用于处理较为简单的匹配任务，尤其是当查询和文档中的关键词有直接匹配时。

2.2 生成器

• 文本生成：通过生成模型生成自然语言文本。

2.3 项目的RAG工作流程

1. 输入：通过用户输入的问题，分解出多个关键词。

2. 检索：根据关键词，在知识库中进行检索，获取相关的文本。

3. 生成：将检索到的文本与用户输入的问题一起，作为输入，让生成模型生成自然语言文本。

4. 输出：将生成的答案反馈给用户。

3. RAG 的优势与不足

3.1 优势

• 信息完整性：RAG 模型结合了检索与生成技术，使得生成的文本不仅语言自然流畅，还能够准确利用外部知识库提供的实时信息。这种方法能够显著提升生成任务的准确性，特别是在知识密集型场景下，如医疗问答或法律意见生成。通过从知识库中检索相关文档，RAG 模型避免了生成模型“编造”信息的风险，确保输出更具真实性 。
• 知识推理能力：RAG 能够利用大规模的外部知识库进行高效检索，并结合这些真实数据进行推理，生成基于事实的答案。相比传统生成模型，RAG 能处理更为复杂的任务，特别是涉及跨领域或跨文档的推理任务。例如，法律领域的复杂判例推理或金融领域的分析报告生成都可以通过RAG的推理能力得到优化 。
• 领域适应性强：RAG 具有良好的跨领域适应性，能够根据不同领域的知识库进行特定领域内的高效检索和生成。例如，在医疗、法律、金融等需要实时更新和高度准确性的领域，RAG 模型的表现优于仅依赖预训练的生成模型 。

3.2 不足

RAG（检索增强生成）模型通过结合检索器和生成器，实现了在多种任务中知识密集型内容生成的突破性进展。然而，尽管其具有较强的应用潜力和跨领域适应能力，但在实际应用中仍然面临着一些关键局限，限制了其在大规模系统中的部署和优化。

RAG模型的性能很大程度上取决于检索器返回的文档质量。由于生成器主要依赖检索器提供的上下文信息，如果检索到的文档片段不相关、不准确，生成的文本可能出现偏差，甚至产生误导性的结果。尤其在多模糊查询或跨领域检索的情况下，检索器可能无法找到合适的片段，这将直接影响生成内容的连贯性和准确性。

• 挑战：当知识库庞大且内容多样时，如何提高检索器在复杂问题下的精确度是一大挑战。当前的方法如BM25等在特定任务上有局限，尤其是在面对语义模糊的查询时，传统的关键词匹配方式可能无法提供语义上相关的内容。
• 解决途径：引入混合检索技术，如结合稀疏检索（BM25）与密集检索（如向量检索）。例如，Faiss的底层实现允许通过BERT等模型生成密集向量表示，显著提升语义级别的匹配效果。通过这种方式，检索器可以捕捉深层次的语义相似性，减少无关文档对生成器的负面影响。