RAG应用的一大复杂性体现在其多样的原始知识结构与表示。特别在企业场景下,混合多种媒体形式且具有复杂布局的文档随处可见,比如一份PPT:

img

其中可能充满大量的文本、标注、图像与各种统计图表。那么如何对这样的文档构建有效的RAG管道?本文将为您介绍我们的实现过程。实验Notebook:

https://github.com/pingcy/multimodal_ppt_rag

先看效果

这里使用《中文大模型基准测评2025年3月报告》这份PPT来做测试,因为它的内容够丰富,且含有大量图表,非常适合用来回答问题。我们期望并达到的效果是,**能够图文****结合的回答PPT内容相关的问题。**比如:

3月份中文大模型评测,通用能力水平最高的模型前五名是谁?

最后输出的答案如下:

img

通过对PPT相关的更多问题进行评估,效果基本达到了预期。

总体方案与工具

PPT文档(或者转成的PDF)的复杂之处在于:

  • 没有固定的格式与布局

  • 典型的图、文、表混排

  • 相对于文本,更倾向用图表来表示信息

不过PPT文档也有一个优势:有天然的知识块分割,每一页即为一个Chunk。

所以,简单的借助开源解析工具、OCR等做文本提取,然后按普通RAG流程处理,会丢失大量的语义信息。因此我们的方案是借助多模态的视觉大模型(LVM)在索引与生成阶段双管齐下:

  • 索引阶段:对每一页截图,并生成尽可能丰富的文本表示做嵌入

  • 生成阶段:将检索到的文本与关联的截图一起输入大模型用于生成

img

需要的工具有:

  • 文档解析:豆包vision模型或开启vision的LlamaParse

  • 向量库:本地Chroma

  • 嵌入模型:阿里云Embedding-V3

  • 生成模型:豆包vision模型

  • 框架:LlamaIndex或LangChain

这里的每一步你都可以选择替代方案。

文档解析与索引

有很多解析PDF(PPT转化成PDF)文档的开源工具,如Markitdown,Marker,PyMuPDF4LLM等。不过经过测试,面对PPT这种复杂文档,效果最好的是借助视觉大模型。比如我们用豆包的视觉模型对这一页进行生成(提示词参考源代码):

img

它可以很好的提取文字,并对必要内容做整理转化:

img

当然在一些不清晰,或者元素过多与混乱的局部区域,会有一些误差。这也是为什么在生成时我们希望同时输出原图片来参考的原因。

在测试时为了方便,我们采用了LlamaIndex提供的云端解析服务LlamaParse(打开Vision功能,原理也是借助视觉大模型)来完成这一步。其好处是会帮你保留每一次解析结果:

img

并可以在后台查看详细解析输出:img

采用视觉大模型的解析与索引的处理流程:

img

【流程说明】

  • 原文档的每一页PPT转为图片,并借助多模态模型解析成每一页的Markdown文本(注意不是简单的文字提取)

  • 【可选】借助LLM对生成的Markdown文本块做适当增强,我们做了两个动作:

    • 生成该页的简单摘要

    • 生成该页可以回答的5个假设性问题

  • 将每一页的Markdown文本块作为一个Chunk,并根据页码与页面图片关联起来(保存图片路径在Chunk元数据);用来在检索时能够根据Chunk找到对应图片

  • 嵌入这些文本Chunks,保存到向量库。注意这里不用做分割(Split)。

检索与生成

检索与生成阶段的流程如下:

img

【流程说明】

  • 从向量库检索关联的块,也就是前面对应到PPT页面的生成文本
  • 根据这些块中的元数据(Image_path),找到对应的页面截图
  • 将文本块组装成Prompt,与找到的图片一起输入多模态模型,等待响应
  • 对响应做简单转换,以Markdown格式展示最终结果

【重点说明】

  • 由于我们需要将关联的页面图片同时输入视觉模型,因此通常不能借助框架的高层抽象(比如LlamaIndex中的index.as_query_engine)来直接获得RAG引擎后查询。需要自定义一个查询过程,大致如下:
.....
lvm = DoubaoVisionLLM(model_name='你的豆包模型名字')

class MultimodalQueryEngine(CustomQueryEngine):
...

    def custom_query(self, query_str: str):
        
        #检索关联chunk(nodes)
        nodes = recursive_retrieve(query_str)
        
        #组装prompt
        context_str = "\n\n".join(
            [r.get_content(metadata_mode=MetadataMode.LLM) + f'\n以上来自图片:{r.metadata['image_path']}' for r in nodes]
        )
        fmt_prompt = self.qa_prompt.format(context_str=context_str, query_str=query_str)

        #输入提示和图片
        response = self.multi_modal_llm.generate_response(
            prompt=fmt_prompt,
            image_paths = [n.metadata["image_path"] for n in nodes]
        )
...

multi_query_engine = MultimodalQueryEngine(
    multi_modal_llm=lvm
)

这里简单封装了一个豆包的视觉大模型DoubaoVisionLLM,具体参考源码。

  • 另一个技巧是关于输出。如何让输出结果用图文结合的方式来展示呢?我们在Prompt中给予了视觉大模型提示:
...
输出格式:{{"response": #你的Markdown格式的回答#, "image_path": [#与答案最相关的图片路径#]}}
...

然后对输出结果做简单转化:

...
response_json = json.loads(response)
answer = response_json.get("response", "")
image_paths = response_json.get("image_path", [])
 
markdown_output = f"### 答案:\n\n{answer}\n\n### 参考来源:\n"
for image_path in image_paths:
    markdown_output += f"![Image]({image_path})\n"    

至此,对PPT构建的多模态RAG管道已经完成。我们用代码做测试:

response = multi_query_engine.query("这次评测中表现最好的开源模型有哪些?")

from IPython.display import Markdown
display(Markdown(response.response))

得到如下答案:

img

效果似乎还不错!

问题与优化

在测试过程中,我们也发现一些问题与可能优化的空间,包括:

  • 尽管视觉模型已经很强大,但也并非完美,在一些图片解释上会发生少量偏差

  • 多模态模型的使用,特别是在生成阶段,响应速度相对普通LLM会下降,且对Tokens消耗更大(但并非不可接受)。

  • 如果PPT的页数或文档更多,在检索时精确度会下降,特别是输入问题较为模糊时。我们提供了两个优化实现,但未做评估验证:

    • 对每个页面再次分割,减小Chunk的粒度,以提高检索精度;并在检索时查找到“父块”用于生成

    • 尝试构建了关键词表索引,可结合向量索引进行融合检索。

此外,还可以考虑的一些优化有:

  • 如果有大量PPT,可以借助元数据先做一次过滤

  • 借助Agentic RAG回答不同类型的问题,比如总结性与细节性问题

  • 测试多个向量模型与多模态模型,特别是向量模型对检索结果有较大影响

  • 在实际应用中,生成的页面图片最好放在共享存储用URI访问

以上就是本次全部内容。RAG系统是典型的“三天上线,一年优化”,很多优化都需要反复的验证与评估,如果你有更好的想法,欢迎与我们分享。

如何学习大模型 AI ?

由于新岗位的生产效率,要优于被取代岗位的生产效率,所以实际上整个社会的生产效率是提升的。

但是具体到个人,只能说是:

“最先掌握AI的人,将会比较晚掌握AI的人有竞争优势”。

这句话,放在计算机、互联网、移动互联网的开局时期,都是一样的道理。

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第一阶段(10天):初阶应用

该阶段让大家对大模型 AI有一个最前沿的认识,对大模型 AI 的理解超过 95% 的人,可以在相关讨论时发表高级、不跟风、又接地气的见解,别人只会和 AI 聊天,而你能调教 AI,并能用代码将大模型和业务衔接。

  • 大模型 AI 能干什么?
  • 大模型是怎样获得「智能」的?
  • 用好 AI 的核心心法
  • 大模型应用业务架构
  • 大模型应用技术架构
  • 代码示例:向 GPT-3.5 灌入新知识
  • 提示工程的意义和核心思想
  • Prompt 典型构成
  • 指令调优方法论
  • 思维链和思维树
  • Prompt 攻击和防范

第二阶段(30天):高阶应用

该阶段我们正式进入大模型 AI 进阶实战学习,学会构造私有知识库,扩展 AI 的能力。快速开发一个完整的基于 agent 对话机器人。掌握功能最强的大模型开发框架,抓住最新的技术进展,适合 Python 和 JavaScript 程序员。

  • 为什么要做 RAG
  • 搭建一个简单的 ChatPDF
  • 检索的基础概念
  • 什么是向量表示(Embeddings)
  • 向量数据库与向量检索
  • 基于向量检索的 RAG
  • 搭建 RAG 系统的扩展知识
  • 混合检索与 RAG-Fusion 简介
  • 向量模型本地部署

第三阶段(30天):模型训练

恭喜你,如果学到这里,你基本可以找到一份大模型 AI相关的工作,自己也能训练 GPT 了!通过微调,训练自己的垂直大模型,能独立训练开源多模态大模型,掌握更多技术方案。

到此为止,大概2个月的时间。你已经成为了一名“AI小子”。那么你还想往下探索吗?

  • 为什么要做 RAG
  • 什么是模型
  • 什么是模型训练
  • 求解器 & 损失函数简介
  • 小实验2:手写一个简单的神经网络并训练它
  • 什么是训练/预训练/微调/轻量化微调
  • Transformer结构简介
  • 轻量化微调
  • 实验数据集的构建

第四阶段(20天):商业闭环

对全球大模型从性能、吞吐量、成本等方面有一定的认知,可以在云端和本地等多种环境下部署大模型,找到适合自己的项目/创业方向,做一名被 AI 武装的产品经理。

  • 硬件选型
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  • 热身:基于阿里云 PAI 部署 Stable Diffusion
  • 在本地计算机运行大模型
  • 大模型的私有化部署
  • 基于 vLLM 部署大模型
  • 案例:如何优雅地在阿里云私有部署开源大模型
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学习是一个过程,只要学习就会有挑战。天道酬勤,你越努力,就会成为越优秀的自己。

如果你能在15天内完成所有的任务,那你堪称天才。然而,如果你能完成 60-70% 的内容,你就已经开始具备成为一名大模型 AI 的正确特征了。

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