01 双编码器与交叉编码器

自己的感悟:RAG,检索增强生成并非一个新技术,只是对于原有搜索算法在不同场景和技术的升级。举个例子,百度和gogle作为一个搜索引擎,同样采用了bm25和tf-idf等传统匹配算法。只是随着最近大语言模型的发展,多了一个增强生成的阶段和更细粒度的拆分。

Bi-Encoder vs Cross-Encoder

这里需要理解两种编码器的区别:

  • Bi-Encoder(双编码器):query 和 chunk 分别编码成向量,然后计算向量相似度。这就是 Embedding 模型的工作方式。优点是速度快,可以提前把所有 chunk 编码好存起来,查询时只需要编码 query;缺点是精度有限,因为 query 和 chunk 是独立编码的,无法捕捉它们之间的细粒度交互关系。

  • Cross-Encoder(交叉编码器):把 query 和 chunk 拼接在一起(比如 [CLS] query [SEP] chunk [SEP]),一起输入模型,模型能看到 query 和 chunk 的完整交互,输出一个相关性分数。优点是精度更高,能捕捉更细粒度的语义关系;缺点是速度慢,每个 (query, chunk) 对都要过一遍模型。

重排序通常用 Cross-Encoder,因为候选集已经很小了(比如 20~50 个),可以接受慢一点的速度,换取更高的精度。

实际上双编码器是将数据隐射到一个高维的坐标系中,通过一个多维度向量表示,然后通过一些距离算法计算匹配度。

而交叉编码器是通过数据进入 Transformer 编码器后,Attention 机制会计算序列中每一个 Token 与其他所有 Token 的关联权重 。Query 这边的"苹果"可以直接"看到" Chunk 那边的"水果"和"一种",同时 Chunk 那边的"水果"也能看到 Query 这边的"好吃"。它捕捉了所有词与词之间两两的交互关系。

所以交叉编码器比双编码器计算的相似度更加准确。

  • 双编码器先压缩(降维成向量),后交互(算距离)

    交互发生在压缩之后,用的是残缺的、丢失了细节的"压缩包"去碰运气。

  • 交叉编码器先交互(全注意力),后压缩(输出分数)

    在交互阶段,512 个 Token 完整保留,带着所有细节去和 Query 的每一个字进行"全场一对一辩论"。直到辩论结束,模型掌握了所有细微线索后,才在最后一层通过 [CLS] 将其压缩成一个分数。

为什么不直接用 Cross-Encoder 做检索

你可能会问:既然 Cross-Encoder 精度更高,为什么不直接用它做检索,还要搞两阶段?

因为太慢了。假设你的知识库有 100 万个 chunk,用户提问时,你需要把这 100 万个 chunk 逐个和 query 拼接起来过 Cross-Encoder,这需要 100 万次模型推理,延迟和成本都不可接受。

所以工程上一定是两阶段策略:

  • 1.粗检索(Bi-Encoder):快速从 100 万个 chunk 中召回 Top-20 或 Top-50,延迟低,覆盖面广
  • 2.精排序(Cross-Encoder):对这 20~50 个候选逐个打分,延迟可接受,精度高

这就是快召回 + 慢精排的核心思想。

注意嵌入向量生成其实比rerank慢很多,两三倍的差距,但是生成嵌入向量后再进行相似度计算,所需要的时间只有交叉编码器生成的百分之一

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