老司机带你聊聊向量数据库
引言
随着人工智能、大数据技术的发展,传统数据库已经难以满足某些复杂应用场景的需求,尤其是在图像、语音、文本等非结构化数据的处理上,传统的精确匹配方式已经显得力不从心。 最近几年,向量数据库应运而生,成为了热门话题。向量数据库的核心优势在于它可以通过将数据转化为高维向量,在相似性计算中找到更为接近的结果,而不再局限于传统数据库中对精确匹配的依赖。 如今,越来越多的应用场景,特别是图片搜索、语音识别正在依靠向量数据库来解决问题。众多向量数据库产品也如雨后春笋不断冒出,Faiss 、Milvus、Pinecone、Weaviate、Vespa等等。
本文以轻松对话的方式,带你深入了解向量数据库的原理与应用,并与传统数据库进行对比,探索其背后的技术魅力。
有趣的对话
萌新:哥,我听说过传统数据库,但是最近老听人提什么"向量数据库"。啥意思啊?我这数据库小白完全懵逼了......😂
知识人:哈哈,别慌,我来给你大白话解释。先说传统数据库吧,你应该听过吧?
萌新:嗯,知道一点,就是那种存数据、查数据的,不是么?
知识人:对!传统数据库的搜索,主要是基于一些索引和排序算法,比如B Tree、LSM Tree、Hash,或者你可能听过的BM25、TF-IDF这些。简单说,就是它靠文本的精确匹配来查找数据。😬
萌新:哦,就是我输入啥关键词,它就去数据库里找一模一样的内容,对吧?
知识人:没错!比如你想搜索"省儿保"这个关键词,结果数据库里可能根本没有存这个词。它存的其实是"浙江大学医学院附属儿童医院"。因为这两个词不一样,传统数据库就直接懵了,找不到东西。😂
萌新:哈哈,那也太笨了吧!明明说的是同一个地方,居然找不到?
知识人:对!传统数据库就是这样,擅长处理精确的关键字匹配,但对于这种有语义关联的东西,确实力不从心。所以就有了向量数据库!✌️
萌新:哦?这向量数据库是怎么解决这个问题的?
知识人 :向量数据库牛就牛在,它不看表面的字,而是通过数学方法,把"省儿保 " 和"浙江大学医学院附属儿童医院 "这种语义相关的东西给"理解"了。它把每个词、每段文字转化成一组数字,也就是所谓的"高维向量"。然后在这些数字之间比相似度。这样,即使你输入的词不完全一样,它也能找到相关的结果。✌️✌️
萌新:哇,那它是怎么做到的?是猜出来的么?
知识人:可以这么理解。它通过大量的数据训练,找到词语、句子或者图片的相似特征。就像你看一张图,如果颜色、形状相似,你会觉得它们很像,对吧?向量数据库也是类似的原理,把数据分解成很多维度的特征,然后去比对。😬
萌新:原来如此!那它是不是就只适合这些"模糊搜索"?
知识人 :对的!你还记得几年前淘宝、百度推出的"以图搜图"功能吗?那种场景,用传统数据库几乎搞不定,但向量数据库可以把图片拆成各种维度的数值,然后在数据库里找出和这些维度最相似的内容。说白了,它更擅长处理图片、语音这种非结构化数据的搜索。😬
萌新:听着挺高大上啊!不过我有点疑问,向量数据库和传统的到底差别在哪儿?
知识人 :这就要总结一下了。传统数据库靠的是精确查找,擅长找一模一样的数据,而且它的索引和算法都很成熟。向量数据库呢,是近似查找,它不是找一模一样的,而是找"差不多"的东西。理论上,只要我们把对象的特征维度搞得足够细,它也能做到非常精确的查找。😂
萌新:那岂不是说,向量数据库更聪明,可以解决所有问题?
知识人:理想很丰满,现实嘛,向量数据库虽然强大,但它处理的维度越多,系统负载也越大,计算复杂度会大大增加。所以它一般只是用来做近似查询,不可能替代所有的数据库应用。
萌新:明白了!它就是为了做那些传统数据库做不到的近似查找,尤其是那些图片啊、语音啊,或者有语义关联的东西。
知识人:没错!向量数据库就像给了数据库一双"理解"数据的眼睛,它能找到相似的东西,而不仅仅是死板的匹配关键字。现在,你对向量数据库是不是清楚多了?😂
萌新:哈哈,豁然开朗!感觉这东西挺有意思的,以后有机会得好好研究研究!
知识人:那就对了,欢迎加入数据库的世界!✌️
参考文章
https://www.nvidia.cn/glossary/vector-database/
https://cloud.tencent.com/developer/article/2312534
https://aws.amazon.com/cn/what-is/vector-databases/
https://aws.amazon.com/cn/campaigns/what-is-a-vector-database/
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