RAG中，根据查询意图驱动的Router逻辑分析

导读

在很多RAG系统中（包括传统的搜索引擎），均需要根据用户的输入首先分析用户的查询意图，以便执行不同的分支获取最优答案， 本文详细介绍RAG中的查询意图驱动Router逻辑。通过本文你能够了解：

1. RAG中的Router分类

2. 具体代码
   

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根据查询意图引导应用程序流程

根据用户查询的意图来控制 RAG 应用程序的流程，可以帮助我们创建更有用和更加强大的检索增强生成（RAG）应用程序。

我们希望用户能够与数据进行交互，这些数据可能来自各种各样的来源。

例如报告、文档、图片、数据库和第三方系统。

对于基于业务的 RAG 应用程序，我们可能希望用户能够与业务的各个领域的信息进行交互，例如销售、订购和会计系统的信息。

由于数据来源的多样性，信息的存储方式以及我们希望与之交互的方式也可能是多样的。

一些数据可能存储在向量存储中，一些存储在 SQL 数据库中，还有一些可能需要通过 API 调用来访问，因为它们位于第三方系统中。   

同样，对于相同的数据，也可能设置了不同的向量存储，针对不同的查询类型进行优化。

例如，一个向量存储可以用于回答摘要类型的问题，另一个用于回答具体的、定向的问题。

我们可能还希望根据问题的性质，路由到不同的组件类型。

例如，根据问题的性质，我们可能希望将查询传递给Agent、向量存储，或者直接传递给 LLM 进行处理。    

甚至可能根据所提出的问题定制提示模板。

总的来说，有很多原因我们希望改变并引导用户查询通过应用程序的流程。

我们的应用程序尝试满足的用例越多，我们就越有可能在整个应用程序中有更多的路由要求。

路由器(Router)本质上只是我们可以使用的 If/Else 语句，用于引导查询的控制流程。

但有趣的是，它们需要根据自然语言输入做出决策。

因此，我们正在寻找基于自然语言描述的离散路径输出。

由于很多路由逻辑是基于 LLM 或机器学习算法的使用，这些算法是非确定性的，我们无法保证路由器总是能够100%地做出正确的选择。再加上我们不太可能能够预测所有进入路由器的不同查询变体。

然而，通过使用最佳实践和一些测试，我们应该能够利用路由器来帮助创建更强大的 RAG 应用程序。

自然语言Router

我们将在这里探讨一些我发现的由一些不同的 RAG 和 LLM 框架和库实现的自然语言路由器。

1. LLM 完成路由器

2. LLM 函数调用路由器

3. 语义路由器

4. zero-shot 分类路由器

5. 语言分类路由器

下面的图表描述了这些路由器，以及它们所在的框架/包。

该图表还包括逻辑路由器，我定义为基于离散逻辑工作的路由器

例如根据字符串长度、文件名、整数值等条件。换句话说，它们不是基于必须理解自然语言查询意图的。    

LLM 路由器

利用LLM的决策能力根据用户的查询选择路由。    

LLM 完成路由器

这些使用 LLM 完成调用，要求 LLM 传递的prompt选项列表中返回最佳描述查询的单词。

然后，可以将此单词用作 If/Else 条件的一部分，以控制应用程序流程。

这就是 LlamaIndex 中的 LLM 选择器路由器 的工作原理。这也是 LangChain 文档中路由器的示例。

让我们看一个代码示例，基于 LangChain 文档中提供的示例，以使这一点更加清晰。正如您所看到的，在 LangChain 中自己编写其中之一是非常简单的。

from langchain_anthropic import ChatAnthropic                from langchain_core.output_parsers import StrOutputParser                from langchain_core.prompts import PromptTemplate

设置LLM链以根据查询返回单个单词

llm_completion_select_route_chain = (                    PromptTemplate.from_template("""            根据我们在提示模板中提供的单词列表，对下面的用户问题进行分类。
不要用超过一个词来回答。
{question}            
分类:"""                                                 )                    | ChatAnthropic(model_name="claude-3-haiku")                    | StrOutputParser()            )

我们设置了一个IF/Else条件，将查询路由到正确的链路

基于上面的LLM完成调用

def route_to_chain(route_name):            
 if "anthropic" == route_name.lower():               return anthropic_chain            
 elif "langchain" == route_name.lower():               return langchain_chain            
 else:               return general_chain

应用程序后期，我们可以使用LLM的响应

完成链用于控制（即路由）应用程序的流程

通过我们创建的 route_to_chain 方法将正确的链路路由

route_name = llm_completion_select_route_chain.invoke(user_query)            chain = route_to_chain(route_name)            chain.invoke(user_query)

LLM 功能调用路由

这利用了LLM的函数调用能力来选择遍历的路线。不同的路线被设置为LLM函数调用中具有适当描述的函数。然后，基于传递给LLM的查询，它能够返回正确的函数（即路线），供我们采取。

这就是 Pydantic Router 在 LlamaIndex 内部的工作原理。这也是大多数代理人工作的方式，也是选择要使用的正确工具的方式。他们利用LLM的函数调用能力来根据用户的查询选择适当的工具。

语义路由器

这种路由器类型利用嵌入和相似性搜索来选择最佳的遍历路线。

每条路线都有一组与之关联的示例查询，这些查询会被嵌入并存储为向量。传入的查询也会被嵌入，然后与路由器中的其他示例查询进行相似性搜索。选择与最接近匹配的查询相关的路线。

事实上，有一个名为semantic-router的Python包就是这样做的。让我们看一些实现细节，以更好地了解整个工作原理。这些示例直接来自该库的 GitHub 页面。    

让我们设置两条路线，一条用于关于政治的问题，另一条用于一般的闲聊类型问题。对于每条路线，我们分配一个可能会被问到的问题列表，以触发该路线。这些示例查询被称为话语。这些话语将被嵌入，以便我们可以将它们用于与用户查询的相似性搜索。

from semantic_router import Route                          # 我们可以将这作为我们的聊天机器人的指南，避免政治话题              # 对话              政治= Route(                  name="politics",                  utterances=[                      "政治难道不是最好的东西吗",                      "为什么不告诉我你的政治观点",                      "你难道不喜欢总统吗",                      "他们将毁掉这个国家！",                      "他们将拯救这个国家！",                  ],              )                      # 这可以作为指示我们的聊天机器人切换到更多...              # 闲聊提示              chitchat = Route(                  name="chitchat",                  utterances=[                      "今天天气怎么样？",                      "最近怎么样？",                      "今天天气真好",                      "天气太可怕了",                      "我们去吃炸鱼薯条吧",                  ],              )                # 我们将我们的两个决策放在一个列表中              routes = [politics, chitchat]

我们将OpenAI分配为编码器，尽管任何嵌入库都可以使用。接下来，我们使用路由器和编码器创建我们的路由层。   

encoder = OpenAIEncoder()                          from semantic_router.layer import RouteLayer                            route_layer = RouteLayer(encoder=encoder, routes=routes)

然后，当我们对路由器层应用我们的查询时，它会返回应该用于查询的路由

route_layer("你不喜欢政治吗？").name                  Output:              


# -> '政治'              


## zero-shot 分类路由器

         
             
["zero-shot 文本分类](https://huggingface.co/tasks/zero-shot-classification) 是自然语言处理中的一项任务，模型在一组标记示例上进行训练，然后能够对以前未见过的类别的新示例进行分类"。这些路由器利用零-shot分类模型，将标签分配给文本片段，从您传递给路由器的预定义标签集中选择。              
             
**示例：** Haystack 中的 [ZeroShotTextRouter](https://docs.haystack.deepset.ai/reference/routers-api#module-zero_shot_text_router)，利用了 Hugging Face 的零-shot分类模型。查看 [源代码](https://github.com/deepset-ai/haystack/blob/main/haystack/components/routers/zero_shot_text_router.py#L130) 以了解神奇发生的地方。              
             

语言分类路由器              
             

这种类型的路由器能够识别查询所使用的语言，并根据此进行路由。如果您的应用程序需要某种多语言解析能力，这将非常有用。             
             
**示例：** [Haystack 的 TextClassificationRouter](https://docs.haystack.deepset.ai/reference/routers-api#module-text_language_router)。[它利用 langdetect python 库](https://github.com/deepset-ai/haystack/blob/main/haystack/components/routers/text_language_router.py#L90) 来检测文本的语言，该库本身使用 [朴素贝叶斯](https://www.slideshare.net/shuyo/language-detection-library-for-java) 算法来检测语言。              
             

关键词路由器              
             

这篇来自 LlamaIndex 的联合创始人 Jerry Liu 的[文章](https://betterprogramming.pub/unifying-llm-powered-qa-techniques-with-routing-abstractions-438e2499a0d0)讨论了 RAG 应用程序内部的路由，其中提出了一种关键词路由器，该路由器尝试通过匹配查询和路由列表之间的关键词来选择路由。              
             
这个关键词路由器可以由 LLM 来识别关键词，或者通过其他关键词匹配库来实现。我还没有找到任何实现这种路由器类型的软件包。             
             

逻辑路由器              
             

这些使用逻辑检查对变量进行操作，比如字符串长度、文件名和值比较，以处理如何路由查询。它们与编程中使用的典型的 If/Else 条件非常相似。                           

换句话说，它们不是基于理解自然语言查询的意图，而是可以根据现有的离散变量做出选择。             
             
**示例：** [ConditionalRouter](https://docs.haystack.deepset.ai/docs/conditionalrouter) 和 [FileTypeRouter](https://docs.haystack.deepset.ai/docs/filetyperouter) 来自 HayStack。              
             

Agent vs 路由器              
             

乍一看，Agent和Router之间确实有很多相似之处，可能很难区分它们的不同之处。             
             
这种相似之处存在是因为代理实际上在其流程中执行路由。它们使用路由机制来选择正确的工具来完成任务。它们经常利用函数调用来选择正确的工具，就像上面描述的 "LLM 函数调用路由器" 一样。              
             
路由器比代理简单得多，通常只是将任务路由到正确的位置，而不进行与该任务相关的任何逻辑或处理。             
             
另一方面，Agent通常负责处理逻辑，包括管理其可以访问的工具所完成的工作。             
             

结论             

             
我们在这里介绍了目前在不同的RAG和LLM框架和包中找到的几种不同的自然语言路由器。             
             
随着时间的推移，围绕路由的概念、包和库肯定会增加。在构建RAG应用程序时，您会发现，在某个时候，路由能力确实变得必要，以便构建对用户有用的应用程序。             
             
路由器是这些基本构建模块，它们允许您将自然语言请求路由到您的应用程序的正确位置，以便尽可能最好地满足用户的查询。