HelloAgents：RAG------让 Agent 学会检索知识
一、为什么需要 RAG？
随着 ChatGPT、Claude 等大语言模型的发展，人们越来越习惯向 AI 提问各种问题。
例如：
text
今天北京天气怎么样？
Transformer 是什么时候提出的？
帮我阅读这篇论文。
解释一下公司的内部接口文档。虽然大模型拥有庞大的知识储备，但它并不是万能的。
它存在一个天然缺陷：
模型的知识来源于训练数据，而不是实时互联网。
这意味着：
- 训练完成之后，模型参数基本固定；
- 无法自动学习最新知识；
- 更不知道企业内部的数据。
例如：
text
公司内部产品说明书
最新 API 文档
实验室资料
PDF
Word
Markdown
会议纪要这些资料，大模型训练时根本没有见过。
因此，即使模型推理能力再强，也无法回答这些问题。
LLM 的三个局限
HelloAgents 在介绍 RAG 时，也总结了目前 LLM 面临的几个主要问题。
1. 知识具有时效性
例如：
text
今天最新发布的论文是什么？
OpenAI 最近更新了哪些模型？这些内容可能发生在模型训练完成之后。
模型自然无法知道。
2. 无法访问私有知识
例如：
text
公司的产品文档
学校实验数据
医院病例
企业知识库这些资料不会公开发布。
因此模型无法学习。
3. 容易产生幻觉（Hallucination）
这是目前 LLM 最大的问题之一。
例如：
用户问：
text
介绍一下 XX 公司新发布的软件。模型没有相关知识。
但是：
它往往不会直接回答：
我不知道。
而是：
根据已有知识进行推测。
最终生成：
看起来很合理，
实际上完全错误。
这种现象就是：
Hallucination（幻觉）。
二、RAG 是什么？
针对这些问题，目前最主流的方法就是：
Retrieval-Augmented Generation（RAG）
中文一般翻译为：
检索增强生成。
它的核心思想其实非常简单：
回答问题之前，不是直接让 LLM 作答，而是先去查资料。
整个流程如下：
text
用户提问
│
▼
检索知识库
│
▼
找到相关文档
│
▼
加入 Prompt
│
▼
LLM 回答可以发现：
LLM 并没有直接回答问题。
而是先获得一份"参考资料"。
然后再根据资料组织答案。
这种方式就像考试时允许查阅参考书一样。
一个简单例子
假设知识库中保存了：
text
《Python 深度学习实践》
《机器学习导论》
《Transformer 原理解析》现在用户问：
text
Transformer 是什么时候提出的？传统 LLM：
直接依靠参数回答。
而 RAG：
首先检索知识库。
找到：
text
Attention Is All You Need
发表于 2017 年
Google 提出 Transformer。随后把这段内容放入 Prompt：
text
已检索到资料：
Transformer 来源于论文
《Attention Is All You Need》，发表于 2017 年。
请根据以上资料回答用户问题。因此：
最终答案准确率会明显提高。
三、Memory 与 RAG 的关系
上一节我们已经介绍了 Memory。
很多同学容易把 Memory 与 RAG 混淆。
实际上，它们解决的是两类不同的问题。
可以用下面这张图理解：
text
Agent
┌─────────────────┐
│ LLM │
└────────┬────────┘
│
┌──────────┴──────────┐
│ │
▼ ▼
Memory RAG
（历史记忆） （知识检索）两者最大的区别就是：
| Memory | RAG |
|---|---|
| 保存 Agent 自己经历的信息 | 查询外部知识 |
| 用户画像 | 企业知识库 |
| 历史任务 | PDF、Word |
| 用户偏好 | API 文档 |
| 长期存在 | 根据需要动态检索 |
举个例子：
用户问：
text
推荐一本机器学习的书。Agent 首先查询 Memory：
text
用户喜欢 Python。然后查询 RAG：
text
Hands-On Machine Learning最终生成：
text
考虑到你一直使用 Python，
推荐阅读：
《Hands-On Machine Learning》可以看到：
Memory 决定：
推荐给谁。
RAG 决定：
推荐什么。
二者结合之后，Agent 才真正具有个性化能力。
四、HelloAgents 中 RAG 的整体流程
HelloAgents 并不是简单调用一个向量数据库。
而是构建了一条完整的数据处理 Pipeline。
整体流程如下：
text
外部文档
│
▼
MarkItDown 文档解析
│
▼
Document Processor
│
▼
文本切分（Chunk）
│
▼
Embedding 向量化
│
▼
Qdrant 向量数据库
│
────────────────────────────────
│
用户提问
│
▼
Query Embedding
│
▼
Vector Retrieval
│
▼
Top-K 文档返回
│
▼
Prompt Augmentation
│
▼
LLM
│
▼
最终回答整个流程可以分成两个阶段：
第一阶段：知识库构建（Offline）
这一阶段只需要执行一次。
主要完成：
- 读取文档；
- 文档解析；
- 文本切分；
- Embedding；
- 写入向量数据库。
完成之后：
知识库就建立好了。
以后无需重复执行。
第二阶段：在线检索（Online）
真正回答问题时：
用户提出问题：
text
Transformer 是什么？系统立即：
- 对问题进行 Embedding；
- 在 Qdrant 中搜索；
- 找到最相关几个 Chunk；
- 拼接 Prompt；
- 调用 LLM。
整个过程通常只需要几百毫秒。
相比直接让模型"猜"，准确率会大幅提升。
下面继续第二部分。这一部分重点讲解 HelloAgents 如何构建知识库，也是官方 8.3 节最重要的内容之一。
五、知识库是如何构建的？
上一节我们已经了解了 RAG 的整体流程。
那么，一个问题来了：
知识库中的数据是如何建立起来的？
例如，我们希望 Agent 能够回答下面的问题：
text
实验室规章制度有哪些？
这篇论文主要讲了什么？
SpringBoot 项目如何部署？
公司的 API 如何调用？首先需要把这些文档导入到知识库。
HelloAgents 将整个知识库构建过程划分为几个步骤：
text
原始文档
│
▼
MarkItDown 文档解析
│
▼
Document Processor
│
▼
文本切分（Chunk）
│
▼
Embedding 向量化
│
▼
Qdrant 向量数据库只有完成整个流程之后，这些文档才能真正被 Agent 检索。
六、文档解析（MarkItDown）
现实中的知识通常不会直接以纯文本形式存在，而是保存在各种文件中，例如：
- Word（.docx）
- PowerPoint（.pptx）
- Markdown
- HTML
- TXT
如果直接读取这些文件，LLM 很难理解其中复杂的格式。
因此，HelloAgents 首先引入了 MarkItDown。
什么是 MarkItDown？
MarkItDown 是微软开源的一个文档转换工具，它能够将多种格式的文件统一转换为 Markdown。
例如：
text
PDF
Word
PowerPoint
HTML经过 MarkItDown 后，都可以转换为：
markdown
# 第一章
这是正文......
## 1.1
......为什么选择 Markdown？
因为 Markdown：
- 保留了标题层级；
- 保留了列表结构；
- 保留了代码块；
- 文本更加规整。
相比直接提取纯文本，Markdown 更容易进行后续处理。
因此，HelloAgents 将 Markdown 作为知识库的统一中间格式。
七、为什么不能直接保存整个文档？
很多同学刚接触 RAG 时都会想到：
既然已经得到 Markdown，为什么不直接存入数据库？
原因主要有两个。
原因一：上下文窗口有限
例如：
一本教材：
text
300 页一篇论文：
text
40 页一个产品手册：
text
1000 页如果全部放进 Prompt：
text
Prompt
+
整本书不仅速度非常慢，而且已经超过 LLM 的上下文长度。
因此：
必须切分。
原因二：检索精度下降
例如：
一本《机器学习》教材包含：
text
第一章 绪论
第二章 线性回归
第三章 决策树
第四章 神经网络
第五章 Transformer用户提问：
text
Transformer 是什么？真正需要的其实只有：
第五章。
如果整个文档作为一个整体进行检索，那么系统返回的将是整本教材。
不仅浪费 Token，还会干扰模型理解。
因此：
RAG 通常都会进行 Chunk（文本切块）。
八、Chunk（文本切分）
Chunk 是整个 RAG 中最重要的概念之一。
它的本质就是：
把长文档切成许多较小的语义片段。
例如：
一本书：
text
机器学习教材切分之后：
text
Chunk1
机器学习概述
-------------------
Chunk2
线性回归
-------------------
Chunk3
决策树
-------------------
Chunk4
Transformer以后：
用户问：
text
Transformer系统直接返回：
text
Chunk4即可。
Chunk 多大比较合适？
Chunk 并不是越大越好。
也不是越小越好。
例如：
Chunk 太小：
text
Transformer
是
一种一句话就切断。
语义已经丢失。
Chunk 太大：
text
整个 PDF又失去了检索意义。
因此：
HelloAgents 建议按照：
- 固定长度
- 语义边界
- 标题结构
综合进行切分。
例如：
text
Markdown
↓
一级标题
↓
二级标题
↓
段落尽量保证：
一个 Chunk 表达一个完整主题。
这样 Embedding 的效果最好。
九、Embedding：让计算机理解语义
完成 Chunk 之后，
接下来就是整个 RAG 最核心的一步：
Embedding（文本向量化）。
计算机并不能直接理解：
text
Transformer
Python
深度学习这些文字。
因此：
需要转换成数学向量。
例如：
text
Transformer经过 Embedding：
text
[0.24, -0.18, 0.61, ......]而：
text
Attention Mechanism可能变成：
text
[0.21, -0.15, 0.59, ......]虽然两个句子不同。
但是：
它们向量距离很近。
说明：
语义相似。
Embedding 的作用
Embedding 最大的作用就是：
把自然语言映射到向量空间。
以后：
不是比较：
text
字符串是否相同而是比较：
text
两个向量是否接近例如：
数据库中保存：
text
Python用户输入：
text
机器学习编程语言关键词完全不同。
但是：
Embedding 后：
两个向量非常接近。
因此：
仍然能够成功检索。
这就是：
Semantic Search（语义检索）。
相比传统关键词搜索，它更加智能。
十、Qdrant：向量数据库
得到 Embedding 后，
所有 Chunk 都需要保存起来。
HelloAgents 选择使用：
Qdrant
作为默认向量数据库。
它的作用可以理解为：
text
SQLite
负责保存文本。
↓
Qdrant
负责保存向量。例如：
text
Chunk：
Transformer 于 2017 年提出。数据库中实际上保存的是：
text
文本
+
Embedding
+
Metadata其中 Metadata 可以包括：
text
文件名称
章节
页码
标签
来源以后检索时：
不仅能够返回内容。
还可以告诉用户：
这段内容来自哪篇文档、哪一章节。
为什么使用向量数据库？
假设知识库有：
text
100 万个 Chunk如果每次都逐个计算相似度，
速度会非常慢。
因此：
Qdrant 内部采用了专门的近似最近邻（Approximate Nearest Neighbor，ANN）索引算法，例如 HNSW，使其能够在海量向量中快速找到最相似的几个结果。
整个过程可以表示为：
text
用户问题
│
▼
Embedding
│
▼
Qdrant
│
▼
Top-K Chunk通常只需要几十毫秒即可完成一次检索。
十一、HelloAgents 中知识入库流程
综合前面的内容，HelloAgents 的知识库建立过程可以总结为：
text
PDF / Word / Markdown
│
▼
MarkItDown
│
▼
Markdown 文本
│
▼
Document Processor
│
▼
Chunk 切分
│
▼
Embedding
│
▼
Qdrant 存储至此，一份文档就真正变成了可检索的知识库。
以后用户每提出一个问题，系统都可以快速定位到最相关的几个 Chunk，再交由大语言模型进行回答。
下面是第三部分，也是整个 HelloAgents 第8.3节 RAG 博客的最后一部分。这一部分结合 HelloAgents 官方实现，介绍 检索阶段、MQE、HyDE、RAGTool，最后进行总结。
十二、在线检索：RAG 如何回答用户问题？
完成知识库构建之后，真正的 RAG 才开始发挥作用。
与传统数据库查询不同，RAG 并不是根据关键词直接查找文本，而是经历一套完整的语义检索流程。
整个在线检索流程如下：
text
用户提问
│
▼
Query Embedding（问题向量化）
│
▼
Vector Search（向量检索）
│
▼
返回 Top-K Chunk
│
▼
Prompt Augmentation（构建上下文）
│
▼
LLM
│
▼
最终回答整个流程通常只需要几百毫秒。
第一步：Query Embedding
首先，系统不会立即调用 LLM。
而是先对用户问题进行 Embedding。
例如：
text
用户：
SpringBoot 如何整合 Redis？Embedding 后：
text
[0.31, -0.24, 0.61, ......]这里使用的 Embedding 模型与建立知识库时保持一致。
这样，问题和知识库中的 Chunk 才位于同一个向量空间，可以直接计算相似度。
第二步：Vector Search
随后，系统进入向量数据库。
例如知识库中存在：
text
Chunk1
SpringBoot 整合 MySQL
--------------------
Chunk2
SpringBoot 整合 Redis
--------------------
Chunk3
Spring Security经过相似度计算：
返回：
text
Top1
SpringBoot 整合 Redis
Top2
Redis 配置说明而不是返回：
text
Spring Security这就是语义检索最大的优势。
即使用户没有出现完全相同的关键词，只要表达的含义相近，也能够正确找到相关内容。
第三步：Top-K 检索
实际应用中，系统一般不会只返回一个 Chunk。
而是返回：
text
Top-K例如：
text
Top1
Redis 配置
Top2
Redis 注解
Top3
RedisTemplate 使用为什么要返回多个？
因为：
一篇完整答案往往分散在多个 Chunk 中。
多个 Chunk 能够共同补充上下文。
当然：
Top-K 也不是越大越好。
如果返回：
text
Top=100大量无关内容反而会影响模型理解。
因此：
实际项目通常设置：
text
Top-K = 3~10十三、Prompt Augmentation（提示增强）
得到检索结果之后，
HelloAgents 并不会直接返回。
而是把这些内容重新组织成 Prompt。
例如：
用户问题：
text
SpringBoot 如何连接 Redis？检索结果：
text
RedisTemplate 配置......
@EnableCaching......
application.yml......最终 Prompt：
text
下面是检索到的资料：
......
请根据这些资料回答用户问题。
问题：
SpringBoot 如何连接 Redis？这样：
LLM 就拥有了回答问题所需的知识。
因此：
最终生成内容：
既符合知识库，
又保持自然语言表达。
十四、为什么普通 RAG 还不够？
虽然普通 RAG 已经能够解决很多问题。
但是：
实际项目中仍然存在一些挑战。
例如：
用户输入：
text
GPU 怎么训练？这个问题非常模糊。
GPU：
可能指：
text
CUDA
PyTorch
TensorFlow
显卡驱动
多 GPU如果直接检索，
容易找到错误 Chunk。
因此：
HelloAgents 进一步介绍了两种高级检索策略。
十五、MQE（Multi-Query Expansion）
MQE 全称：
Multi-Query Expansion
中文一般翻译为：
多查询扩展。
核心思想非常简单：
不要只搜索一次。
例如：
用户输入：
text
SpringBoot 权限管理系统首先让 LLM 自动生成多个相似问题：
text
SpringBoot RBAC
Spring Security 权限
JWT 权限认证
用户角色管理随后：
分别进行检索：
text
问题1
↓
检索
问题2
↓
检索
问题3
↓
检索最后：
把所有结果合并。
这样：
能够覆盖更多知识。
相比：
一次检索。
MQE：
召回率更高。
MQE 的优点
例如：
知识库只有：
text
JWT用户却输入：
text
Token普通 RAG：
可能找不到。
MQE：
自动扩展：
text
JWT
Access Token
Bearer Token因此：
成功检索。
十六、HyDE（Hypothetical Document Embeddings）
HyDE 是近年来比较流行的一种 RAG 优化策略。
全称：
Hypothetical Document Embeddings
它的思想更加有趣。
不是：
直接检索。
而是：
先让 LLM：
"假装已经知道答案。"
例如：
用户：
text
介绍 Transformer。LLM：
首先生成：
text
Transformer 是 Google 在 2017 年提出的......
采用 Self-Attention......虽然：
这不是最终答案。
但是：
已经形成了一篇"假设文档"。
随后：
系统：
不是 Embedding：
text
用户问题而是 Embedding：
text
假设答案为什么这样效果更好？
因为：
知识库中的 Chunk：
一般都是：
完整段落。
而不是：
一句问题。
Embedding：
完整段落。
通常比：
一句问题。
更加接近真正文档。
因此：
检索质量更高。
HyDE 工作流程
整个流程如下：
text
用户问题
│
▼
LLM 生成假设答案
│
▼
Embedding
│
▼
Qdrant
│
▼
Top-K Chunk相比普通 RAG，
HyDE：
能够明显提高：
长文本检索效果。
十七、HelloAgents 中的 RAGTool
为了方便开发者使用，
HelloAgents 将整个 RAG 封装成：
text
RAGTool开发者无需关心：
Embedding、
数据库、
检索流程。
只需要调用接口即可。
添加文本
例如：
python
rag_tool.execute(
"add_text",
text="Transformer 于 2017 年提出。"
)系统自动完成：
text
Chunk
↓
Embedding
↓
Qdrant添加文档
例如：
python
rag_tool.execute(
"add_document",
path="paper.pdf"
)内部流程：
text
PDF
↓
MarkItDown
↓
Markdown
↓
Chunk
↓
Embedding
↓
Qdrant整个过程无需人工干预。
搜索知识
例如：
python
rag_tool.execute(
"search",
query="Transformer"
)系统返回：
text
Top-K Chunk开发者可以：
自己处理。
也可以：
继续交给：
LLM。
直接问答
HelloAgents 还进一步封装：
python
rag_tool.execute(
"ask",
query="Transformer 是什么？"
)系统自动完成：
text
Embedding
↓
Vector Search
↓
Prompt
↓
LLM
↓
最终回答对于开发者来说，
几乎只需要：
一句代码。
即可拥有：
完整 RAG 能力。
十八、Memory + RAG：构建完整的 Agent 知识体系
至此，我们已经学习了第八章的两个核心模块：
- Memory（记忆）
- RAG（检索）
二者并不是竞争关系，而是现代 Agent 中最重要的两个组成部分。
可以通过下图理解：
text
Agent
│
┌────────────┴────────────┐
│ │
▼ ▼
Memory RAG
保存历史经验 查询外部知识
│ │
└────────────┬────────────┘
▼
LLM
│
▼
最终回答其中：
Memory 负责：
- 用户画像；
- 长期偏好；
- 历史任务；
- 对话记录。
RAG 负责：
- 企业知识库；
- PDF；
- API 文档；
- 最新论文；
- 私有数据。
只有两者结合，Agent 才能够真正做到：
既记得过去，又知道现在。
十九、本章总结
通过 HelloAgents 第八章的学习，我们系统了解了 Agent 中两项关键能力：Memory（记忆） 与 RAG（检索增强生成）。
对于 RAG 部分，可以总结为以下几点：
-
RAG 的本质是"先检索，再生成"。它通过在生成答案前引入外部知识，有效弥补了大语言模型知识过时、无法访问私有数据以及容易产生幻觉等缺陷。
-
知识库构建（Indexing） 是 RAG 的基础，包括文档解析（MarkItDown）、文本切分（Chunk）、Embedding 向量化以及 Qdrant 向量存储等步骤，这些操作通常离线完成。
-
在线检索（Retrieval） 包括 Query Embedding、Vector Search、Top-K 检索和 Prompt Augmentation。系统首先检索最相关的知识片段，再将其作为上下文交给 LLM，从而生成更加准确、可靠的回答。
-
MQE（Multi-Query Expansion）和 HyDE（Hypothetical Document Embeddings） 是提升检索质量的重要策略。前者通过扩展多个查询提高召回率，后者通过生成假设文档改善向量表示，二者都能够有效增强 RAG 的性能。
-
HelloAgents 提供了高度封装的
RAGTool，开发者只需调用简单接口即可完成文档导入、知识检索和问答，大大降低了构建 RAG 系统的开发难度。