整合LlamaIndex与LangChain构建高级的查询处理系统

构建大型语言模型应用程序可能会颇具挑战，尤其是当我们在不同的框架（如Langchain和LlamaIndex）之间进行选择时。LlamaIndex在智能搜索和数据检索方面的性能令人瞩目，而LangChain则作为一个更加通用的应用程序框架，提供了更好的与各种平台的兼容性。

本篇文章将介绍如何将LlamaIndex和LangChain整合使用，创建一个既可扩展又可定制的代理RAG（Retrieval-Augmented Generation）应用程序，利用两种技术的强大功能，开发出能够处理复杂查询并提供精准答案的高效应用程序。

在我们继续实施之前，需要简单的介绍代理RAG的一些知识：

代理RAG是一种基于代理的RAG实现方式。与传统的一般RAG方法相比，代理RAG在自主性和决策能力方面有了显著提升。我们通过授权大型语言模型（LLM）访问多个RAG查询引擎来创建一个复杂的推理循环。每个查询引擎都作为一种工具，能根据需要被LLM调用。这种结构不仅使得执行复杂决策成为可能，还扩展了系统回答各种查询的能力，并能够更好地为用户提供最适宜的响应。

通过这种方式，代理RAG能够在提供答案的同时，考虑到信息的来源多样性和质量，从而在提供答案时实现更高的准确性和相关性。这种模型的实现，为处理复杂问题和提供创新解决方案提供了更强大的工具。

首先我们定义基本LLM和嵌入模型

 # LLM 
 llm=ChatOpenAI(model_name="gpt-4-1106-preview", temperature=0, streaming=True)
 
 # Embedding Model
 embed_model=OpenAIEmbedding(
     model="text-embedding-3-small", embed_batch_size=100
 )
 
 # Set Llamaindex Configs
 Settings.llm=llm
 Settings.embed_model=embed_model

然后利用LlamaIndex的索引和检索功能为文档定义单独的查询引擎。

 #Building Indexes for each of the Documents
 try:
     storage_context=StorageContext.from_defaults(
         persist_dir="./storage/lyft"
     )
     lyft_index=load_index_from_storage(storage_context)
 
     storage_context=StorageContext.from_defaults(
         persist_dir="./storage/uber"
     )
     uber_index=load_index_from_storage(storage_context)
 
     index_loaded=True
     print("Index was already created. We just loaded it from the local storage.")
 
 except:
 
     index_loaded=False
     print("Index is not present. We need it to create it again.")
 
 ifnotindex_loaded:
 
     print("Creating Index..")
 
     # load data
     lyft_docs=SimpleDirectoryReader(
         input_files=["./data/10k/lyft_2021.pdf"]
     ).load_data()
     uber_docs=SimpleDirectoryReader(
         input_files=["./data/10k/uber_2021.pdf"]
     ).load_data()
 
     # build index
     lyft_index=VectorStoreIndex.from_documents(lyft_docs)
     uber_index=VectorStoreIndex.from_documents(uber_docs)
 
     # persist index
     lyft_index.storage_context.persist(persist_dir="./storage/lyft")
     uber_index.storage_context.persist(persist_dir="./storage/uber")
     
     index_loaded=True
 
 #Creating Query engines on top of the indexes
 lyft_engine=lyft_index.as_query_engine(similarity_top_k=3)
 uber_engine=uber_index.as_query_engine(similarity_top_k=3)
 
 print("LlamaIndex Query Engines created successfully.")

然后使用LlamaIndex的QueryEngineTool抽象类将查询引擎转换为工具，这些工具将稍后提供给LLM使用。

 #creating tools for each of our query engines
 query_engine_tools= [
 
     QueryEngineTool(
         query_engine=lyft_engine,
         metadata=ToolMetadata(
             name="lyft_10k",
             description=(
                 "Provides information about Lyft financials for year 2021. "
                 "Use a detailed plain text question as input to the tool."
             ),
         ),
     ),
     QueryEngineTool(
         query_engine=uber_engine,
         metadata=ToolMetadata(
             name="uber_10k",
             description=(
                 "Provides information about Uber financials for year 2021. "
                 "Use a detailed plain text question as input to the tool."
             ),
         ),
     ),
 ]

然后我们将LlamaIndex工具转换为与Langchain代理兼容的格式，这样就可以和Langchain 进行对接了。

 llamaindex_to_langchain_converted_tools= [t.to_langchain_tool() fortinquery_engine_tools]

除此以外我们还定义了一个附加的带有Web搜索功能的Langchain工具。这样可以进行页面搜索

 search=DuckDuckGoSearchRun()
 
 duckduckgo_tool=Tool(
         name='DuckDuckGoSearch',
         func=search.run,
         description='Use for when you need to perform an internet search to find information that another tool can not provide.'
 )   
 
 langchain_tools= [duckduckgo_tool]
 
 
 #Combine to create final list of tools
 tools=llamaindex_to_langchain_converted_tools+langchain_tools

下面就是Langchain的工作了，初始化调用代理。

 system_context="You are a stock market expert.\
 You will answer questions about Uber and Lyft companies as in the persona of a veteran stock market investor."
 
 prompt=ChatPromptTemplate.from_messages(
     [
         (
             "system",
             system_context,
         ),
         ("placeholder", "{chat_history}"),
         ("human", "{input}"),
         ("placeholder", "{agent_scratchpad}"),
     ]
 )
 
 # Construct the Tools agent
 agent=create_tool_calling_agent(llm, tools, prompt,)
 
 # Create an agent executor by passing in the agent and tools
 agent_executor=AgentExecutor(agent=agent, tools=tools, verbose=True, return_intermediate_steps=True, handle_parsing_errors=True, max_iterations=10)

然就就可以进行测试了。

测试1：

 question =  "What was Lyft's revenue growth in 2021?"
 
 response = agent_executor.invoke({"input": question})
 print("\nFinal Response:", response['output'])

代理正确地调用了lyft_10k查询引擎工具。

测试2：

 question =  "Is Uber profitable?"
 
 response = agent_executor.invoke({"input": question})
 print("\nFinal Response:", response['output'])

代理正确调用了uber_10k查询引擎工具。

测试3：

 question =  "List me the names of Uber's board of directors."
 
 response = agent_executor.invoke({"input": question})
 print("\nFinal Response:", response['output'])

我们这个信息超出了任何检索工具的范围，所以代理决定调用外部搜索工具，然后返回结果。

可以看到，我们的例子完美的结合了2者的优势，通过引入多个代理可以进一步提高系统的效率和精准度。每个代理可以专门处理同一领域内的不同文档子集，使得信息检索更为精细和专业。

我们可以设定一名代理来担任这些代理的协调者或主管。这名负责监控和调节各个代理的活动，确保信息流动的协调一致，并对整体查询过程进行优化。这种层次化的管理结构不仅优化了数据处理流程，也提高了响应速度和准确性，使得整个系统在处理复杂查询时更加高效和可靠。

通过这种方法，我们可以实现一个更加动态和适应性强的RAG系统，能够更好地满足不断变化的用户需求和应对多样化的信息挑战。希望本文能帮助你了解如何有效地整合LlamaIndex和LangChain，以构建一个高效、可扩展的代理RAG应用程序。

标签：深度学习大语言模型 RAG

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