【吴恩达deeplearning.ai】基于LangChain开发大语言应用模型（下）

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DLAI - Learning Platform Beta (deeplearning.ai)

LangChain for LLM Application Development 基于LangChain开发大语言应用模型（上）

一、LangChain: Q&A over Documents基于文档的检索问答

langchain具有检索能力，可以通过检索用户提供的文档内容，进行相应的回答。以下具体讲解实现逻辑

技术原理

1、【准备阶段】将文档内容（如列表）拆分成多个分片

2、【准备阶段】将分片通过embed技术转换为空间向量数组

3、【提问阶段】用户提问时，程序自动将提问内容embed为空间向量

4、【提问阶段】将提问的空间向量和文档生成的空间向量数组比较，找到最相似的几个

5、【回答阶段】根据对应相关的文档切片，通过大预言模型，得到最终结果

实现方式1（检索csv进行回答）

from langchain.chains import RetrievalQA
from langchain.chat_models import ChatOpenAI
from langchain.document_loaders import CSVLoader
from langchain.vectorstores import DocArrayInMemorySearch
from IPython.display import display, Markdown
# 安装包

file = 'OutdoorClothingCatalog_1000.csv'
loader = CSVLoader(file_path=file)
# 加载文件

from langchain.indexes import VectorstoreIndexCreator
index = VectorstoreIndexCreator(
    vectorstore_cls=DocArrayInMemorySearch
).from_loaders([loader])
# 将文件内容，转换成空间向量组

query ="Please list all your shirts with sun protection \
in a table in markdown and summarize each one."
response = index.query(query)
display(Markdown(response))
# 基于问题和空间向量的相似度，找到对应相关的内容进行回答。（通过markdown转换文本到表格）

实现方式2（检索docs进行回答）

# -------------------- 单个内容转换空间向量 --------------------

from langchain.embeddings import OpenAIEmbeddings
embeddings = OpenAIEmbeddings()
# 加载包

embed = embeddings.embed_query("Hi my name is Harrison")
print(len(embed))
print(embed[:5])
# 将提问内容，转换为空间向量
# [-0.021913960576057434, 0.006774206645786762, -0.018190348520874977, -0.039148248732089996, -0.014089343138039112]

# ---------------- 在文档中检索相关内容进行解答 -----------------

db = DocArrayInMemorySearch.from_documents(
    docs, 
    embeddings)
# 基于需要检索的文档，分片转换为空间向量组

query = "Please suggest a shirt with sunblocking"
docs = db.similarity_search(query)
len(docs)
docs[0]
# 在文档生成的空间向量组中检索和提问相关的内容


llm = ChatOpenAI(temperature = 0.0)
# 创建一个大语言进程

qdocs = "".join([docs[i].page_content for i in range(len(docs))])
response = llm.call_as_llm(f"{qdocs} Question: Please list all your \
shirts with sun protection in a table in markdown and summarize each one.") 
display(Markdown(response))
# 将文档中相关的内容+提问内容，通过llm进程获取解答

检索器

langchain支持直接通过标准检索器模板，进行内容检索。以下是一些检索器介绍。

1、stuff检索器直接将全文内容压缩，并通过语言模型进行回答。压缩过程中，可能导致信息缺失。

2、其他检索器：就不一一介绍了，看图理解

3、stuff检索器代码实现

from langchain.chains import RetrievalQA
from langchain.chat_models import ChatOpenAI
from langchain.document_loaders import CSVLoader
from langchain.vectorstores import DocArrayInMemorySearch
from IPython.display import display, Markdown
# 加载包

file = 'OutdoorClothingCatalog_1000.csv'
loader = CSVLoader(file_path=file)
docs = loader.load()
# 加载docs

from langchain.embeddings import OpenAIEmbeddings
embeddings = OpenAIEmbeddings()
db = DocArrayInMemorySearch.from_documents(
    docs, 
    embeddings
)
# 转换空间向量组

retriever = db.as_retriever()
# 基于空间向量组，创建检索器

qa_stuff = RetrievalQA.from_chain_type(
    llm=llm, 
    chain_type="stuff", 
    retriever=retriever, 
    verbose=True
)
# 创建会话

query =  "Please list all your shirts with sun protection in a table \
in markdown and summarize each one."
response = qa_stuff.run(query)
# 生成回答

二、Evaluation评估

langchain支持基于内容生成QA问答对，也支持评估已有的QA问答对，相对于实际内容的准确程度。

Outline:概要内容

Example generation 示例生成
Manual evaluation (and debuging) 人工评估
LLM-assisted evaluation 大语言模型辅助评估

Create our QandA application 创建一个基于stuff检索的会话

from langchain.chains import RetrievalQA
from langchain.chat_models import ChatOpenAI
from langchain.document_loaders import CSVLoader
from langchain.indexes import VectorstoreIndexCreator
from langchain.vectorstores import DocArrayInMemorySearch
# 加载包

file = 'OutdoorClothingCatalog_1000.csv'
loader = CSVLoader(file_path=file)
data = loader.load()
# 加载数据

index = VectorstoreIndexCreator(
    vectorstore_cls=DocArrayInMemorySearch
).from_loaders([loader])
# 基于数据创建向量空间组

llm = ChatOpenAI(temperature = 0.0)
qa = RetrievalQA.from_chain_type(
    llm=llm, 
    chain_type="stuff", 
    retriever=index.vectorstore.as_retriever(), 
    verbose=True,
    chain_type_kwargs = {
        "document_separator": "<<<<>>>>>"
    }
)
# 创建一个基于stuff检索的会话

Hard-coded examples手工编写QA示例

examples = [
    {
        "query": "Do the Cozy Comfort Pullover Set\
        have side pockets?",
        "answer": "Yes"
    },
    {
        "query": "What collection is the Ultra-Lofty \
        850 Stretch Down Hooded Jacket from?",
        "answer": "The DownTek collection"
    }
]

LLM-Generated examples通过大语言模型生成QA示例

from langchain.evaluation.qa import QAGenerateChain
# 加载包

example_gen_chain = QAGenerateChain.from_llm(ChatOpenAI())
# 创建QA生成链

new_examples = example_gen_chain.apply_and_parse(
    [{"doc": t} for t in data[:5]]
)
# 基于数据内容生成QA示例

Combine examples合并人工示例和大语言模型生成的示例

examples += new_examples
# 合并

Manual Evaluation人工评估

import langchain
langchain.debug = True
# 加载包

qa.run(examples[0]["query"])
# 生成示例提问的AI答案（用于印证）

langchain.debug = False

LLM assisted evaluation大语言模型辅助评估

predictions = qa.apply(examples)
# 对所有的示例基于大语言模型，生成回答

from langchain.evaluation.qa import QAEvalChain
llm = ChatOpenAI(temperature=0)
eval_chain = QAEvalChain.from_llm(llm)
# 创建评估链

graded_outputs = eval_chain.evaluate(examples, predictions)
# 对示例问题和回答进行评估

for i, eg in enumerate(examples):
    print(f"Example {i}:")
    print("Question: " + predictions[i]['query'])
    print("Real Answer: " + predictions[i]['answer'])
    print("Predicted Answer: " + predictions[i]['result'])
    print("Predicted Grade: " + graded_outputs[i]['text'])
    print()
# 显示评估结果

三、 Agents代理

大语言模型一般来说并不能完成用于知识的问答（因为其知识是被压缩的，不完整），而更适合作为一个可以链接和调用工具的真人。

我们只要提供给大语言模型一些工具和信息，他就能更好的帮助我们处理特定问题

Outline:概要

Using built in LangChain tools: DuckDuckGo search and Wikipedia使用langchain提供的工具
Defining your own tools自定义工具

Built-in LangChain tools使用自带工具

from langchain.agents.agent_toolkits import create_python_agent
from langchain.agents import load_tools, initialize_agent
from langchain.agents import AgentType
from langchain.tools.python.tool import PythonREPLTool
from langchain.python import PythonREPL
from langchain.chat_models import ChatOpenAI
# 加载包

llm = ChatOpenAI(temperature=0)
tools = load_tools(["llm-math","wikipedia"], llm=llm)
# 创建一个工具箱

agent= initialize_agent(
    tools, 
    llm, 
    agent=AgentType.CHAT_ZERO_SHOT_REACT_DESCRIPTION,
    handle_parsing_errors=True,
    verbose = True)
# 创建一个代理，加载工具箱。

agent("What is the 25% of 300?")
# 调用代理回答问题，代理会自动识别此问题需要调用math数学计算，并调用计算函数获得结果


question = "Tom M. Mitchell is an American computer scientist \
and the Founders University Professor at Carnegie Mellon University (CMU)\
what book did he write?"
result = agent(question) 
# 调用代理回答问题，代理会自动判断此问题需要调用wiki百科页面，获取相关百科的词条信息，并基于词条信息，生成最终的答案

Python Agent使用python代理工具

agent = create_python_agent(
    llm,
    tool=PythonREPLTool(),
    verbose=True
)
# 创建一个python代理

customer_list = [["Harrison", "Chase"], 
                 ["Lang", "Chain"],
                 ["Dolly", "Too"],
                 ["Elle", "Elem"], 
                 ["Geoff","Fusion"], 
                 ["Trance","Former"],
                 ["Jen","Ayai"]
                ]
agent.run(f"""Sort these customers by \
last name and then first name \
and print the output: {customer_list}""") 
# 运行代理，代理会自动判断完成词任务需要用到sorted()方法，进行如下计算sorted_customers = sorted(customers, key=lambda x: (x[1], x[0]))，并最终获得结果。

langchain.debug=True
agent.run(f"""Sort these customers by \
last name and then first name \
and print the output: {customer_list}""") 
langchain.debug=False
# 可以通过debug查看具体的运行细节

Define your own tool自定义工具

from langchain.agents import tool
from datetime import date
# 加载包

@tool
def time(text: str) -> str:
    """Returns todays date, use this for any \
    questions related to knowing todays date. \
    The input should always be an empty string, \
    and this function will always return todays \
    date - any date mathmatics should occur \
    outside this function."""
    return str(date.today())
# 自定义函数工具

agent= initialize_agent(
    tools + [time], 
    llm, 
    agent=AgentType.CHAT_ZERO_SHOT_REACT_DESCRIPTION,
    handle_parsing_errors=True,
    verbose = True)
# 创建代理，调用自定义函数工具

try:
    result = agent("whats the date today?") 
except: 
    print("exception on external access")