Langchain-chatchat： Langchain基本概念

一、Langchain的chain是指的是什么？

langchain字面意思是长长的链子，那么chains 链子具体指的是什么呢？

智普AI助手的回答如下：

LangChain 中的 “chain” 是指链式操作或者序列化操作，它是一种将多个任务或操作按照一定的顺序组合起来，以实现特定目标的方法。在 LangChain 框架中，这个概念主要用于描述一系列基于大型语言模型（LLM）的应用程序。

链式操作通常包括以下几个步骤：

  1. 用户向语言模型提出问题。
  2. 将问题转换为向量表示，并在向量数据库中进行相似性搜索。
  3. 从向量数据库中获取相关信息。
  4. 将相关信息馈送到语言模型以生成答案或采取行动。

通过将这些操作组合成链式结构，LangChain 允许开发人员灵活地构建各种由 LLM 驱动的应用程序。这种链式结构使得开发者可以轻松地定制和扩展应用程序的功能，同时保持代码的可读性和可维护性。

简单来说，Langchain就是将LLM串联起来进行的一系列链式操作， 对于简单的应用来说，孤立地使用LLM是没有问题的，但更复杂的应用需要将LLM串联起来–要么相互串联，要么与其他组件串联。

LangChain为这种 "链式 "应用提供了Chain接口。我们非常笼统地将链定义为对组件的调用序列，其中可以包括其他链。基本接口很简单：

class Chain(BaseModel, ABC):
    """Base interface that all chains should implement."""
​
    memory: BaseMemory
    callbacks: Callbacks
​
    def __call__(
        self,
        inputs: Any,
        return_only_outputs: bool = False,
        callbacks: Callbacks = None,
    ) -> Dict[str, Any]:
        ...

为什么我们需要链：

链允许我们将多个组件结合在一起，创建一个单一的、连贯的应用程序。例如，我们可以创建一个链，接受用户输入，用PromptTemplate格式化，然后将格式化的响应传递给LLM。我们可以通过将多个链组合在一起，或将链与其他组件组合在一起，建立更复杂的链。

看一个简单使用的例子：

LLMChain是最基本的构建块链。它接受一个提示模板，用用户输入的格式化它，并从LLM返回响应。

要使用LLMChain，首先要创建一个提示模板。

from langchain.llms import OpenAI
from langchain.prompts import PromptTemplate
​
llm = OpenAI(temperature=0.9)
prompt = PromptTemplate(
    input_variables=["product"],
    template="What is a good name for a company that makes {product}?",
)

我们现在可以创建一个非常简单的链，它将接受用户的输入，用它来格式化提示，然后将其发送到LLM。

from langchain.chains import LLMChain
chain = LLMChain(llm=llm, prompt=prompt)
​
# Run the chain only specifying the input variable.
print(chain.run("colorful socks"))
​
    Colorful Toes Co.

如果有多个变量，你可以用一个字典一次输入它们。

prompt = PromptTemplate(
    input_variables=["company", "product"],
    template="What is a good name for {company} that makes {product}?",
)
chain = LLMChain(llm=llm, prompt=prompt)
print(chain.run({
    'company': "ABC Startup",
    'product': "colorful socks"
    }))
​
    Socktopia Colourful Creations.

你也可以在LLMChain中使用一个聊天模型：

from langchain.chat_models import ChatOpenAI
from langchain.prompts.chat import (
    ChatPromptTemplate,
    HumanMessagePromptTemplate,
)
human_message_prompt = HumanMessagePromptTemplate(
        prompt=PromptTemplate(
            template="What is a good name for a company that makes {product}?",
            input_variables=["product"],
        )
    )
chat_prompt_template = ChatPromptTemplate.from_messages([human_message_prompt])
chat = ChatOpenAI(temperature=0.9)
chain = LLMChain(llm=chat, prompt=chat_prompt_template)
print(chain.run("colorful socks"))
​
    Rainbow Socks Co.

chain的分类：

主要分为LLMChain，Sequential Chains，Router Chain，其中LLMChain是最基本的chain它简单的组合了LLM和promt, Sequential Chains主要包含SimpleSequentialChain和SequentialChain，对于SimpleSequentialChain来说它只是简单的将多个LLMChain串联在一起，前一个chain的输出是后一个chain的输入，所以总体上来说SimpleSequentialChain只有一个输入和一个输出，而SequentialChain则具体多个输入或输出。而Router Chain则是具有路由功能的chain ,它可以将用户的问题进行分类，从而将问题传递给特定的chain。

个人理解总结：

理解了chains的作用和意义，才能真正理解Langchain的作用和意义，个人理解，Langchain就像高达玩具一样，可以融合市场上主流的大模型，并且提供了组合调用链路以供使用者快速上手使用，也支持使用者自己定义组装自己的调用链路，以此来满足各种各种的场景需求，因此与其说Langchain是个框架和工具，倒不如说Langchain是一个设计模式或者理念，使用者不应该拘泥于某一种的使用方式，而是探索在不同的场景中如何让chains更加高效的工作，甚至是自定义自己的chains。

最后，来看看Langchain中文社区怎么介绍chains的。

链是由链接组成的，它可以是原语或其他链。原语可以是提示、模型、任意函数或其他链。这里的示例分为三个部分：

通用功能

涵盖了通用链（在各种应用程序中都有用的链)以及与这些链相关的通用功能。

二、Langchain框架的工作原理

工作流程：加载文件 -> 读取文本 -> 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最相似的 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生成回答。

  1. 加载文件：将需要处理的文本文件加载到系统中。这些文本可以是百科全书、知识图谱或其他类型的知识源。
  2. 读取文本：从文件中读取文本内容，并将其转换为字符串格式。
  3. 文本分割：将输入的文本分割成单独的句子或段落。这可以通过正则表达式、分词器或其他文本处理方法实现。
  4. 文本向量化：将分割后的文本转换为数值向量。这可以通过词嵌入方法（如 Word2Vec、GloVe 等）或将文本转换为独热编码（one-hot encoding）来实现。
  5. 问句向量化：将用户输入的问句转换为数值向量。与文本向量化类似，可以使用词嵌入方法或独热编码来实现。
  6. 匹配查询：使用相似度计算方法（如余弦相似度、Jaccard 相似度等）在文本向量中找到与问句向量最相似的 top k 个文本片段。这些相似的文本片段可以作为上下文和问题的一部分，添加到 prompt 中。
  7. 构建 prompt：将匹配到的文本片段和原始问题组合成一个完整的 prompt。例如，“您的问题关于 […]，以下是与您问题相关的上下文： […]，请回答 […]”。
  8. 提交给 LLM 生成回答：将构建好的 prompt 提交给大型语言模型（如 GPT-3、ChatGPT 等）进行回答生成。模型根据 prompt 中的上下文和问题生成相应的回答。
  9. 输出回答：将模型生成的回答输出给用户，完成问答过程。

从文档处理角度来看，实现流程如下：

Langchain 应用领域：

1，文本总结(Summarization): 对文本/聊天内容的重点内容总结。

2，文档问答(Question and Answering Over Documents): 使用文档作为上下文信息，基于文档内容进行问答。

3，信息抽取(Extraction): 从文本内容中抽取结构化的内容。

4，结果评估(Evaluation): 分析并评估LLM输出的结果的好坏。

5，数据库问答(Querying Tabular Data): 从数据库/类数据库内容中抽取数据信息。

6，代码理解(Code Understanding): 分析代码，并从代码中获取逻辑，同时也支持QA。

7，API交互(Interacting with APIs): 通过对API文档的阅读，理解API文档并向真实世界调用API获取真实数据。

8，聊天机器人(Chatbots): 具备记忆能力的聊天机器人框架（有UI交互能力)。

9，智能体(Agents): 使用LLMs进行任务分析和决策，并调用工具执行决策。

三、代码结构

  • configs/ 配置文件路径
  • server/ api服务、大模型服务等服务程序等核心代码
  • webui_pages/ webui服务
  • startup.py 启动脚本

img

│ .gitignore
│ CONTRIBUTING.md
│ init_database.py 用于初始化知识库
│ LICENSE
│ README.md
│ release.py
│ requirements.txt
│ requirements_api.txt
│ requirements_webui.txt
│ shutdown_all.sh 一键停止脚本，kill掉启动的服务
│ startup.py 一键启动
│ webui.py ui界面启动
├─chains
│ llmchain_with_history.py
│
├─common
│ init.py
│
├─configs
│ model_config.py.example 模型配置文件，配置使用的LLM和Emebdding模型；
│ server_config.py.example
│ init.py
├─embeddings
│ init.py
├─knowledge_base
│ └─samples 知识库
│ ├─content
│ │ test.txt 知识库上传的文档
│ └─vector_store 向量化后的知识
│ index.faiss
│ index.pkl
│
├─nltk_data
├─server
│ │ api.py 用于启动API服务
│ │ api_allinone_stale.py
│ │ llm_api.py 用于启动LLM
│ │ llm_api_shutdown.py
│ │ llm_api_stale.py
│ │ utils.py
│ │ webui_allinone_stale.py
│ │
│ ├─chat
│ │ chat.py 用于与LLM模型对话
│ │ knowledge_base_chat.py 用于与知识库对话
│ │ openai_chat.py
│ │ search_engine_chat.py 用于搜索引擎对话
│ │ utils.py
│ │ init.py
│ │
│ ├─db 知识库的数据库
│ │ │ base.py
│ │ │ session.py
│ │ │ init.py
│ │ │
│ │ ├─models
│ │ │ base.py 数据库表的基础属性
│ │ │ knowledge_base_model.py 知识库模型的表字段
│ │ │ knowledge_file_model.py 知识库文件的表字段
│ │ │ init.py
│ │ │
│ │ └─repository
│ │ knowledge_base_repository.py
│ │ knowledge_file_repository.py
│ │ init.py
│ │
│ ├─knowledge_base
│ │ │ kb_api.py 知识库API，创建、删除知识库；
│ │ │ kb_doc_api.py 知识库文件API，搜索、删除、更新、上传文档，重建向量库；
│ │ │ migrate.py 初始化 or 迁移重建知识库；
│ │ │ utils.py 提供了加载Embedding、获取文件加载器、文件转text的函数，可设置文本分割器；
│ │ │ init.py
│ │ │
│ │ └─kb_service
│ │ base.py 向量库的抽象类
│ │ default_kb_service.py
│ │ faiss_kb_service.py faiss向量库子类
│ │ milvus_kb_service.py
│ │ pg_kb_service.py
│ │ init.py
│ │
│ └─static
│
├─tests
│ └─api
│ test_kb_api.py 测试知识库API
│ test_stream_chat_api.py 测试对话API
│
├─text_splitter 各种文本分割器
│ ali_text_splitter.py 达摩院的文档分割
│ chinese_text_splitter.py 中文文本分割
│ zh_title_enhance.py 中文标题增强：判断是否是标题，然后在下一段文字的开头加入提示语与标题建立关联。
│ init.py
│
└─webui_pages UI界面构建
│ utils.py 简化api调用
│ init.py
│
├─dialogue
│ dialogue.py 问答功能，LLM问答和知识库问答，还有搜索引擎问答；
│ init.py
│
├─knowledge_base
│ knowledge_base.py 知识库管理界面构建
│ init.py
│
└─model_config
model_config.py 模型配置页面，TODO。应该是可以在界面上手动选择采用哪个LLM和Embedding模型。
init.py

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四、AI大模型商业化落地方案

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阶段1：AI大模型时代的基础理解

  • 目标：了解AI大模型的基本概念、发展历程和核心原理。
  • 内容：
    • L1.1 人工智能简述与大模型起源
    • L1.2 大模型与通用人工智能
    • L1.3 GPT模型的发展历程
    • L1.4 模型工程
    • L1.4.1 知识大模型
    • L1.4.2 生产大模型
    • L1.4.3 模型工程方法论
    • L1.4.4 模型工程实践
    • L1.5 GPT应用案例

阶段2：AI大模型API应用开发工程

  • 目标：掌握AI大模型API的使用和开发，以及相关的编程技能。
  • 内容：
    • L2.1 API接口
    • L2.1.1 OpenAI API接口
    • L2.1.2 Python接口接入
    • L2.1.3 BOT工具类框架
    • L2.1.4 代码示例
    • L2.2 Prompt框架
    • L2.2.1 什么是Prompt
    • L2.2.2 Prompt框架应用现状
    • L2.2.3 基于GPTAS的Prompt框架
    • L2.2.4 Prompt框架与Thought
    • L2.2.5 Prompt框架与提示词
    • L2.3 流水线工程
    • L2.3.1 流水线工程的概念
    • L2.3.2 流水线工程的优点
    • L2.3.3 流水线工程的应用
    • L2.4 总结与展望

阶段3：AI大模型应用架构实践

  • 目标：深入理解AI大模型的应用架构，并能够进行私有化部署。
  • 内容：
    • L3.1 Agent模型框架
    • L3.1.1 Agent模型框架的设计理念
    • L3.1.2 Agent模型框架的核心组件
    • L3.1.3 Agent模型框架的实现细节
    • L3.2 MetaGPT
    • L3.2.1 MetaGPT的基本概念
    • L3.2.2 MetaGPT的工作原理
    • L3.2.3 MetaGPT的应用场景
    • L3.3 ChatGLM
    • L3.3.1 ChatGLM的特点
    • L3.3.2 ChatGLM的开发环境
    • L3.3.3 ChatGLM的使用示例
    • L3.4 LLAMA
    • L3.4.1 LLAMA的特点
    • L3.4.2 LLAMA的开发环境
    • L3.4.3 LLAMA的使用示例
    • L3.5 其他大模型介绍

阶段4：AI大模型私有化部署

  • 目标：掌握多种AI大模型的私有化部署，包括多模态和特定领域模型。
  • 内容：
    • L4.1 模型私有化部署概述
    • L4.2 模型私有化部署的关键技术
    • L4.3 模型私有化部署的实施步骤
    • L4.4 模型私有化部署的应用场景

学习计划：

  • 阶段1：1-2个月，建立AI大模型的基础知识体系。
  • 阶段2：2-3个月，专注于API应用开发能力的提升。
  • 阶段3：3-4个月，深入实践AI大模型的应用架构和私有化部署。
  • 阶段4：4-5个月，专注于高级模型的应用和部署。
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