Llama Index中嵌入模型的基础
llama index作为一个强大的llm应用框架，其核心功能之一是利用嵌入（embeddings）将文本数据转换为数值向量，从而实现高效的检索和语义匹配。llama_index.embeddings.base.baseembedding 是所有自定义嵌入模型的基础抽象类，它定义了生成文本和查询嵌入所需的核心接口。
在 BaseEmbedding 类中，通常会定义以下几个关键方法：
- _get_query_embedding(self, query: str) -> List[float]: 用于生成单个查询字符串的嵌入向量。
- _get_text_embedding(self, text: str) -> List[float]: 用于生成单个文档文本字符串的嵌入向量。
- _get_text_embeddings(self, texts: List[str]) -> List[List[float]]: 用于批量生成多个文档文本字符串的嵌入向量。
这些方法的存在，是为了让Llama Index能够区分处理用户输入的查询和索引中的文档内容，因为在某些嵌入模型中，对查询和文档的编码方式可能有所不同，以优化检索性能。
查询嵌入与文本嵌入的潜在区别
理论上，_get_query_embedding 和 _get_text_embedding 旨在处理两种不同类型的输入：用户查询和系统中的文本块（文档片段）。在某些高级嵌入模型中，为了优化检索效果，可能会对这两种输入应用不同的“指令”或“前缀”。
例如，一个嵌入模型可能被训练成：
- 当编码查询时，在其前面添加一个指令，如“Represent the query for retrieval:”（表示用于检索的查询）。
- 当编码文档时，在其前面添加一个指令，如“Represent the document for retrieval:”（表示用于检索的文档）。
这种差异化的处理有助于模型更好地理解输入的意图，并生成更适合检索任务的嵌入。
InstructorEmbeddings 的实现分析
让我们以 InstructorEmbeddings 为例，深入分析其 _get_query_embedding 和 _get_text_embedding 的实现。
from typing import Any, List
from InstructorEmbedding import INSTRUCTOR
from llama_index.embeddings.base import BaseEmbedding
class InstructorEmbeddings(BaseEmbedding):
def __init__(
self,
instructor_model_name: str = "hkunlp/instructor-large",
instruction: str = "Represent the Computer Science documentation or question:",
**kwargs: Any,
) -> None:
self._model = INSTRUCTOR(instructor_model_name)
self._instruction = instruction
super().__init__(**kwargs)
# 注意：此处代码片段的缩进有误，_get_query_embedding等方法应与__init__同级
# 修正后的结构如下，但为保持与原文一致，此处保留原结构，并在正文解释
def _get_query_embedding(self, query: str) -> List[float]:
# 统一使用 self._instruction
embeddings = self._model.encode([[self._instruction, query]])
return embeddings[0]
def _get_text_embedding(self, text: str) -> List[float]:
# 统一使用 self._instruction
embeddings = self._model.encode([[self._instruction, text]])
return embeddings[0]
def _get_text_embeddings(self, texts: List[str]) -> List[List[float]]:
embeddings = self._model.encode(
[[self._instruction, text] for text in texts]
)
return embeddings
从上述 InstructorEmbeddings 的实现中，我们可以清晰地观察到：
- _get_query_embedding(self, query: str) 方法将传入的 query 字符串与 self._instruction 拼接成 [self._instruction, query] 的格式，然后调用底层模型 self._model.encode() 进行编码。
- _get_text_embedding(self, text: str) 方法也以完全相同的方式处理传入的 text 字符串，即 [self._instruction, text]。
这意味着，对于 InstructorEmbeddings 这个特定的实现，_get_query_embedding 和 _get_text_embedding 在功能上是完全相同的。它们都使用在初始化时定义的 instruction（例如 "Represent the Computer Science documentation or question:"）作为前缀，无论是处理查询还是文档文本。
这种设计是合理的，因为 InstructorEmbeddings 模型本身就是为了处理带有指令的文本而设计的。对于它而言，将查询和文档都视为需要根据相同指令进行编码的文本，可能已经足够优化其性能。
自定义嵌入的注意事项与最佳实践
当您开发自己的自定义嵌入模型时，需要考虑以下几点：
- 理解底层模型特性：不同的嵌入模型对输入文本的处理方式可能不同。有些模型可能对查询和文档有不同的最佳前缀或编码策略，而有些则可能不需要区分。
- 保持一致性：如果您的底层模型对查询和文本没有特定的区分要求，那么像 InstructorEmbeddings 这样让 _get_query_embedding 和 _get_text_embedding 实现相同逻辑是完全可接受的。
- 优化检索性能：如果您的检索系统在某些情况下表现不佳，可以尝试为查询和文档设计不同的指令或预处理逻辑，并测试其对检索精度的影响。这可能需要对嵌入模型进行微调或选择一个本身就支持这种区分的模型。
- 批量处理优化：始终考虑实现 _get_text_embeddings 方法，以便Llama Index能够高效地批量处理文档，这对于索引构建和更新至关重要。
总结
在Llama Index的自定义嵌入框架中，_get_query_embedding() 和 _get_text_embedding() 方法在设计上旨在处理查询和文档的潜在差异。然而，它们的具体实现取决于所使用的底层嵌入模型及其特性。对于像 InstructorEmbeddings 这样的模型，它们可能被实现为完全相同，都使用统一的指令来编码文本。关键在于理解您所使用的嵌入模型的行为，并根据其特性来决定这两个方法的具体实现，以确保最优的检索性能。在大多数情况下，如果底层模型没有明确区分查询和文档的编码方式，将它们实现为相同是常见且有效的做法。
