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前端学AI(四):基于 LangChain 开发一个简单 RAG 系统

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如果你还不了解 RAG,那么可以先复习下这篇文章: 一文让你由浅到深搞懂RAG实现

如果你还没有搭建开发本地环境,那么可以先看下这篇文章:基于 Ollama + Deepseek + Chroma 搭建AI应用开发环境

相信看过我之前文章的同学,已经了解了什么是 RAG 以及技术实现,也学会了如何本地搭建基于 Ollama、DeepSeek、Chroma、LangChain.js 和 Next.js 的全栈 AI 应用开发框架。

那么,今天我们基于这一套全栈 AI 应用开发框架开发一个简单的 RAG 系统。

创建 Next 项目

首先,使用 npx create-next-app@latest 根据提示完成 Next 项目的创建:

# 创建 Next 项目
npx create-next-app@latest

创建好项目之后,在 src/app 目录下新建 rag 目录,本次 demo 的代码都将放在这里。

知识库构建

接下来,我们将构建知识库,主要目标是将准备好的 pdf 通过向量化存到向量数据库中,以便后续的检索。

由于本次 RAG 系统的开发都要依赖 LangChain 框架,所以我们先在项目中安装 LangChain 框架和核心依赖:

# LangChain 框架和核心依赖
npm install langchain @langchain/core

文档加载

LangChain 的 DocumentLoaders 提供了种类丰富的文档加载器,可加载文件系统的文件也可以加载线上文件,包括 csv、docx、pdf、pptx、html、github、youtube等等。

现在我们使用 PDFLoader 来实现 pdf 的数据加载。

我们在 src/app/rag 下新建 dataLoader 目录,并在该目录下新建 route.ts,这是 Next 创建请求 API 的规范,有兴趣可看 Next 文档:Route Handlers。

先安装所需的依赖包:

# @langchain/community:包含第三方集成,这些集成实现了 LangChain Core 中定义的基本接口,如:文档加载、文档嵌入、向量数据库等等
# pdf-parse:读取 pdf 文本
npm install @langchain/community pdf-parse

然后在 route.ts 中添加加载 pdf 的代码:

import { PDFLoader } from '@langchain/community/document_loaders/fs/pdf';

const loader = new PDFLoader('public/example.pdf', { splitPages: false });
const docs = await loader.load();

文档分割

加载完成后,由于加载的文档可能过长,不适合模型的上下文窗口,需要将文档分割成合适的大小。

LangChain 提供了 TextSplitter 组件来实现文档分割:

import { RecursiveCharacterTextSplitter } from 'langchain/text_splitter';

// chunkSize:分割文档的长度
// chunkOverlap:分割文档间的重叠长度
const textSplitter = new RecursiveCharacterTextSplitter({
    chunkSize: 1000,
    chunkOverlap: 200,
});
const texts = await textSplitter.splitDocuments(docs);

文档向量嵌入

接下来我们需要对分割后的文本块进行向量嵌入,然后使用 Chroma 向量数据库存储。

向量模型使用 ollama 安装的 nomic-embed-text 模型,可用 ollama run nomic-embed-text进行下载和运行,完整的代码如下:

import {
  Chroma,
  ChromaLibArgs,
} from '@langchain/community/vectorstores/chroma';
import { ChatOllama, OllamaEmbeddings } from '@langchain/ollama';
import { EmbeddingsInterface } from '@langchain/core/embeddings';

// 初始化 embeddings 函数
export function initOllamaEmbeddings(model = 'nomic-embed-text') {
  return new OllamaEmbeddings({ model });
}

// 初始化向量数据库
export function initChroma(
  embeddings: EmbeddingsInterface = initOllamaEmbeddings(),
  args: ChromaLibArgs = {
    collectionName: 'rag_collection',
    url: 'http://localhost:8000',
  }
) {
  return new Chroma(embeddings, args);
}

 // 初始化向量数据库
 const chromadb = initChroma();
 // 保存文本块
 const documents = await chromadb.addDocuments(texts);

到此就构建好了一个简单的知识库。

RAG 系统构建

在创建好知识库之后,接下来就可以开始构建一个基础的 RAG 系统。该系统包括检索器与生成器两部分,具体工作流程如下:对于用户输入的问题,检索器先搜索与该问题相关的文档,接着将检索到的文档与初始问题一起传递给生成器,即大语言模型,最后将模型生成的答案返回给用户。

检索器创建

我们先基于 VectorStoreRetriever 创建检索器,利用向量相似度进行检索。

 // 初始化向量数据库
  const chromadb = initChroma();
  // 创建检索器
  const retriever = chromadb.asRetriever();

生成器创建

接下来我们创建生成器,这里我们使用 Ollama 安装的 deepseek-r1:14b 大模型作为生成器。

import { ChatOllama } from '@langchain/ollama';

export function initOllamaLLM(model = 'deepseek-r1:14b') {
  return new ChatOllama({ model });
}

// 创建生成器(初始化大模型)
const ollamaLLM = initOllamaLLM()

然后再设置提示模版

  // 设置提示模版
  const prompt = PromptTemplate.fromTemplate(
    '你是负责回答问题的助手。使用以下检索到的上下文片段来回答问题。如果你不知道答案,就说你不知道。\n\n上下文:{context}\n\n问题:{question}\n\n回答:'
  );

RAG 链生成答案

最后我们通过 RAG 链将检索器和生成器整合在一起,这里可以使用 LangChain 表达式语言(LangChain Execution Language,LCEL)来方便快捷地构建一个链,将检索到的文档、构建的输入 Prompt 以及模型的输出组合起来。

  // 使用 LCEL 构建 RAG 链
  const ragChain = RunnableSequence.from([
    {
      context: retriever.pipe((docs) => {
        // 文档列表使用 \n\n 拼接为字符串
        return docs.map((doc) => doc.pageContent).join('\n\n');
      }),
      question: new RunnablePassthrough(),
    },
    prompt,
    ollamaLLM,
    new StringOutputParser(),
  ]);

  // 使用 RAG 链生成答案
  const answer = await ragChain.invoke(question);

Demo 体验

在浏览器输入 http://localhost:3000/rag即可访问该 RAG 系统,然后在输入框输入问题:互联网的人才缺口有哪些:

也可以通过访问
http://localhost:3000/rag/generate?question=互联网的人才缺口有哪些体验:

通过以上步骤,我们就完成了一个基础 RAG 系统的搭建,其中借助于 LangChain 提供了一系列强大的工具和组件,使得构建和整合检索与生成过程变得简单而高效。而借助 Ollama 我们也能够在本地部署大语言模型和向量模型,这让我们可以以较小的资源进行 AI 的开发学习实践。

本文代码:
https://github.com/laixiangran/ai-learn

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