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Postgres 嵌入

Postgres 嵌入是 Postgres 的开源向量相似性搜索，它使用 分层可导航小世界 (HNSW) 进行近似最近邻搜索。

它支持

  • 使用 HNSW 的精确和近似最近邻搜索
  • L2 距离

此笔记本展示了如何使用 Postgres 向量数据库 (PGEmbedding)。

PGEmbedding 集成会为您创建 pg_embedding 扩展，但您需要运行以下 Postgres 查询来添加它

CREATE EXTENSION embedding;
# Pip install necessary package
%pip install --upgrade --quiet  langchain-openai langchain-community
%pip install --upgrade --quiet  psycopg2-binary
%pip install --upgrade --quiet  tiktoken

将 OpenAI API 密钥添加到环境变量以使用 OpenAIEmbeddings。

import getpass
import os

if "OPENAI_API_KEY" not in os.environ:
    os.environ["OPENAI_API_KEY"] = getpass.getpass("OpenAI API Key:")
OpenAI API Key:········
## Loading Environment Variables
from typing import List, Tuple
from langchain_community.document_loaders import TextLoader
from langchain_community.vectorstores import PGEmbedding
from langchain_core.documents import Document
from langchain_openai import OpenAIEmbeddings
from langchain_text_splitters import CharacterTextSplitter
if "DATABASE_URL" not in os.environ:
    os.environ["DATABASE_URL"] = getpass.getpass("Database Url:")
Database Url:········
loader = TextLoader("state_of_the_union.txt")
documents = loader.load()
text_splitter = CharacterTextSplitter(chunk_size=1000, chunk_overlap=0)
docs = text_splitter.split_documents(documents)

embeddings = OpenAIEmbeddings()
connection_string = os.environ.get("DATABASE_URL")
collection_name = "state_of_the_union"
db = PGEmbedding.from_documents(
    embedding=embeddings,
    documents=docs,
    collection_name=collection_name,
    connection_string=connection_string,
)

query = "What did the president say about Ketanji Brown Jackson"
docs_with_score: List[Tuple[Document, float]] = db.similarity_search_with_score(query)
for doc, score in docs_with_score:
    print("-" * 80)
    print("Score: ", score)
    print(doc.page_content)
    print("-" * 80)

在 Postgres 中使用向量存储​

在 PG 中上传向量存储​

db = PGEmbedding.from_documents(
    embedding=embeddings,
    documents=docs,
    collection_name=collection_name,
    connection_string=connection_string,
    pre_delete_collection=False,
)

创建 HNSW 索引​

默认情况下，扩展执行顺序扫描搜索，召回率为 100%。 您可以考虑为近似最近邻 (ANN) 搜索创建一个 HNSW 索引，以加快 similarity_search_with_score 的执行时间。 要在向量列上创建 HNSW 索引，请使用 create_hnsw_index 函数

PGEmbedding.create_hnsw_index(
    max_elements=10000, dims=1536, m=8, ef_construction=16, ef_search=16
)

上面的函数等同于运行下面的 SQL 查询

CREATE INDEX ON vectors USING hnsw(vec) WITH (maxelements=10000, dims=1536, m=3, efconstruction=16, efsearch=16);

上面语句中使用的 HNSW 索引选项包括

  • maxelements：定义索引的最大元素数。 这是一个必需参数。 上面显示的示例的值为 3。 一个实际示例将具有更大的值，例如 1000000。“元素”指的是数据集中的数据点（向量），它在 HNSW 图中表示为节点。 通常，您会将此选项设置为能够容纳数据集中行数的值。

  • dims：定义向量数据中的维度数。 这是一个必需参数。 上面的示例中使用了较小的值。 如果您存储的数据是使用 OpenAI 的 text-embedding-ada-002 模型生成的（该模型支持 1536 个维度），则您将定义一个值，例如 1536。

  • m：定义在图构建期间为每个节点创建的最大双向链接（也称为“边”）数。 支持以下附加索引选项

  • efConstruction：定义索引构建期间考虑的最近邻居数。 默认值为 32。

  • efsearch：定义索引搜索期间考虑的最近邻居数。 默认值为 32。有关如何配置这些选项以影响 HNSW 算法的信息，请参阅 调整 HNSW 算法。

在 PG 中检索向量存储​

store = PGEmbedding(
    connection_string=connection_string,
    embedding_function=embeddings,
    collection_name=collection_name,
)

retriever = store.as_retriever()
retriever
VectorStoreRetriever(vectorstore=<langchain_community.vectorstores.pghnsw.HNSWVectoreStore object at 0x121d3c8b0>, search_type='similarity', search_kwargs={})
db1 = PGEmbedding.from_existing_index(
    embedding=embeddings,
    collection_name=collection_name,
    pre_delete_collection=False,
    connection_string=connection_string,
)

query = "What did the president say about Ketanji Brown Jackson"
docs_with_score: List[Tuple[Document, float]] = db1.similarity_search_with_score(query)
for doc, score in docs_with_score:
    print("-" * 80)
    print("Score: ", score)
    print(doc.page_content)
    print("-" * 80)

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