LangChain + ChatGLM 实现本地知识库问答

基于LangChain + ChatGLM 搭建融合本地知识的问答机器人

1 背景介绍

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近半年以来，随着ChatGPT的火爆，使得LLM成为研究和应用的热点，但是市面上大部分LLM都存在一个共同的问题：模型都是基于过去的经验数据进行训练完成，无法获取最新的知识，以及各企业私有的知识。因此很多企业为了处理私有的知识，主要借助以下两种手段来实现：

利用企业私有知识，基于开源大模型进行微调
基于LangChain集成向量数据库以及LLM搭建本地知识库的问答

我们将基于LangChain+ChatGLM搭建本地知识的问答机器人系统。该系统需要能够根据用户提供的问题，在本地的知识库（离线）中查找并返回相关答案。

本次项目以"某东商品衣服"为例，以衣服属性构建本地知识，测试问答效果。使用者可以自由更新本地知识，用户问题的答案也是基于本地知识生成的。

关于ChatGLM：

ChatGLM是由清华技术成果转化的公司智谱AI研发的支持中英双语的对话机器人，ChatGLM通过建立大规模的语言模型库，并在实时数据流中进行分析和生成，以实现高效、实时的文本生成和响应；该技术可以快速对大量数据进行处理和分析，通过深度学习模型实时分析用户问题或需求，提高工作效率。

2 项目介绍

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该项目的基本原理：

加载文件
读取文件
文本分割
文本向量化
问句向量化
在文本向量中匹配出与问句向量相似的top_k个
匹配出的文本作为上下文和问题一起添加到prompt中
提交给LLM生成答案

该问答机器人的主要功能包括：

基于本地知识库的问答：系统可以根据用户的提问，在本地的知识库中进行搜索，并返回相关的答案。
多模型支持：项目支持使用不同的语言模型，可以根据需求选择合适的模型进行使用。
离线私有化：可以将该问答系统部署在本地环境中，确保数据的安全性和隐私性。

3 项目流程

准备本地知识库：

首先，你需要一个本地知识库。这可以是一个结构化的数据库，如SQLite、MySQL等，或者是一个非结构化的文档集合，如PDF文件、文本文件等。
确保你的知识库包含了你想要机器人回答的问题的相关信息。

设置LangChain环境：

安装LangChain库。如果你使用的是Python，可以通过pip install langchain来安装。

集成ChatGLM
构建问答逻辑
实现与本地知识库的交互
整合ChatGLM与LangChain

4 环境配置

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4.1 安装依赖

首先，确保你的机器安装了Python3.8-Python3.11

# 终端查看python的版本
python --version

紧接着安装项目的依赖

# 安装全部依赖
pip install faiss-cpu
pip install langchain
pip install qianfan

4.2 模型下载

如需在本地或离线环境下运行本项目，需要首先将项目所需的模型下载至本地，通常开源 LLM 与 Embedding 模型可以从 HuggingFace 下载。

本项目中默认使用的 LLM 模型 THUDM/ChatGLM-6B 与 Embedding 模型 moka-ai/m3e-base

5 代码实现

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5.1 自定义GLM类

目的：使用LLMs模块封装ChatGLM，load本地模型。使用LLM模块封装我们的模型接口的一个好处是有利于后续跟LangChain的其他模块协同。
代码路径：/Users/**/PycharmProjects/llm/langchain_apply/Knowledge_QA/model.py
具体代码
导入必备的工具包

from langchain.llms.base import LLM
from langchain.llms.utils import enforce_stop_tokens
from transformers import AutoTokenizer, AutoModel
from typing import List, Optional

自定义GLM类

# 自定义ChatGLM2
class ChatGLM2(LLM):max_token: int = 4096temperature: float = 0.8top_p = 0.9tokenizer: object = Nonemodel: object = Nonehistory = []def __init__(self):super().__init__()@propertydef _llm_type(self) -> str:return "ChatGLM2"# 定义load_model方法，进行模型的加载def load_model(self, model_path=None):self.tokenizer = AutoTokenizer.from_pretrained(model_path, trust_remote_code=True)self.model = AutoModel.from_pretrained(model_path, trust_remote_code=True).float()# 实现_call方法，进行模型的推理def _call(self, prompt: str, stop: Optional[List[str]] = None) -> str:response, _ = self.model.chat(self.tokenizer,prompt,history=self.history,max_length=self.max_token,temperature=self.temperature,top_p=self.top_p)if stop is not None:response = enforce_stop_tokens(response, stop)self.history = self.history + [[None, response]]return response

5.2 构建Faiss索引

目的：构建向量库
代码位置：/Users/**/PycharmProjects/llm/langchain_apply/Knowledge_QA/get_vector.py
具体代码
导入必备的工具包

from langchain.document_loaders import UnstructuredFileLoader
from langchain.text_splitter import RecursiveCharacterTextSplitter
from langchain.embeddings.huggingface import HuggingFaceEmbeddings
from langchain.vectorstores import FAISS # 向量数据库

定义main()方法


def main():# 定义向量模型路径EMBEDDING_MODEL = "moka-ai/m3e-base"# 第一步：加载文档loader = UnstructuredFileLoader("衣服属性.txt")# 将文本转成 Document 对象data = loader.load()print(f'documents:{len(data)}')# 第二部：切分文本text_splitter = RecursiveCharacterTextSplitter(chunk_size=100, chunk_overlap=0)# 切割加载的 documentsplit_docs = text_splitter.split_documents(data)# print("split_docs size:",len(split_docs))# print(split_docs)# 第三步：初始化 hugginFace 的 embeddings 对象embeddings = HuggingFaceEmbeddings(model_name=EMBEDDING_MODEL)# 第四步：将 document通过embeddings对象计算得到向量信息并永久存入FAISS向量数据库，用于后续匹配查询db = FAISS.from_documents(split_docs, embeddings)db.save_local("./faiss/product")return split_docsresult = main()
print(result)

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5.3 实现QA本地知识库问答

代码路径：/Users/ligang/PycharmProjects/llm/langchain_apply/Knowledge_QA/main.py
代码实现

# coding:utf-8
# 导入必备的工具包
from langchain import PromptTemplate
from get_vector import *
from model import ChatGLM2
# 加载FAISS向量库
EMBEDDING_MODEL = "moka-ai/m3e-base"
embeddings = HuggingFaceEmbeddings(model_name=EMBEDDING_MODEL)
db = FAISS.load_local("faiss/product",embeddings)def get_related_content(related_docs):related_content = []for doc in related_docs:related_content.append(doc.page_content.replace("\n\n", "\n"))return "\n".join(related_content)def define_prompt():question = '我身高170，体重140斤,买多大尺码'docs = db.similarity_search(question, k=1)related_content = get_related_content(docs)PROMPT_TEMPLATE = """基于以下已知信息，简洁和专业的来回答用户的问题。不允许在答案中添加编造成分。已知内容:{context}问题:{question}"""prompt = PromptTemplate(input_variables=["context", "question"],template=PROMPT_TEMPLATE,)my_pmt = prompt.format(context=related_content,question=question)return my_pmtdef qa():llm = ChatGLM2()llm.load_model("/Users/**/PycharmProjects/llm/ChatGLM-6B/THUDM/chatglm-6b")my_pmt = define_prompt()result = llm(my_pmt)return resultif __name__ == '__main__':result = qa()print(result)