谈谈向量数据库

最近公司里,向量数据库的需求越来越多。前几天请aws的诸位专家一起来开会讨论了一下,学到了不少知识。以下是我的心得和收获,仅代表我个人观点:

1. 知识库,图片识别,图片或视频近似度搜索,电商推荐等是很多公司的应用场景。
2. 向量计算,这其实每个数据库都可以拥有这个功能,向量近似度计算的方法:余弦夹角,欧几里得距离,内积等等……知道了向量近似度算法,那么凡是数据库都可以根据算法写自己的实现过程,操作函数。
3. 向量适合“语义模糊”的近似度检索,虽然左右两个百分号是模糊检索,但他其实还是精准检索,比如like ‘%深圳%’看上去是模糊检索,但是它还是需要精确匹配“深圳”关键字,它没办法搜索出来“当年在香港旁边画了一个圈的小渔村”。语义的近似查找,是向量数据库的主战场。
4. 向量数据库,离开了模型是没有意义的。离开了模型,向量数据库中存在的只是一堆无意义的多维数组(但是最近有安全方面的论文说可以实现逆向工程)。模型+向量数据库,才是向量数据的生命周期。另外,更新了模型,原来存放的向量数据可能也没有意义了。
5. 模型对原始数据的spliting,embedding,非常重要。常见模型有aws泰坦模型,Claude模型,stable diffusion模型,等等。
6. RAG中的LLM如果数据不完善,可以通过外部多模数据的embedding,存入到向量数据库中进行修正输出结果。也就是说我们可以对模型进行微调。
7. 有没有必要引入一个“专属”的向量数据库。我觉得在规模还没达到一定的程度下(上千维度,上百TB数据),没必要引入。因为:
(1)向量计算,本来就是一种计算,知道了向量近似度的算法,我算盘都能算出来,只是效率上的差异。所以没必要在运维人力和运维能力的矛盾中,增加难度。
(2)你可能会认为专门一件事情,会比较高效,传统数据库比较“重”,专属数据库比较“轻”,Oracle支持in memory option,还是打不过redis,Oracle支持json,还是打不过Mongodb,但是redis和mongodb不仅仅是“轻”,而且架构还简单,只有数据库组件,所以才能和传统数据库的竞争中能占有一席之地,但专属的向量数据库里面的组件非常多(虽然可以写好yaml通过k8s部署,但是出问题时的诊断链路会很长)。这个意义上来说,专属向量数据库不“轻”。
(3)数据库不仅仅是存放数据,还有高可用,监控,备份,升级,迁移,安全,审计,可观测性等等方面,目前还没看到专属向量数据库,特别是开源的专属向量数据库在这方面做的很好。
(4)大模型只是通用型的,无法获取到最新最近的数据,也获取不到私域流量的数据。因此RAG时所以要加向量数据库,来进行微调。而目前一些专属向量数据库,走的路线是cloud native,如果获取私域流量数据会是个问题。
(5)传统数据库加向量插件,不仅仅可以进行向量近似度的计算,还能查询常规数据,做到数据在同一个实例中处理,不出库,提高效率。阿里云的lindorm的介绍中,也有提到这个优势。数据不出库,混合处理。
(6)专属向量数据库,利用GPU进行高并发的计算,这个确实是优势,但是传统数据库也不是说不行,比如pg-storm。
(7)OpenAI已经把上下文长度的限制,从4k增加到128k,另外,推出了他们的Assistants,官方亲自下场做RAG,那么是否还要考虑专属的向量数据库?

当然,并不是说专属向量数据库没有未来,相反,我还是非常看好在经历了cloud native之后的ai native时代,专属向量数据库在大规模数据下的应用场景。我只是说,基于目前的现状,我倾向用传统数据库加向量插件。pg+pgvector(支持最多1.6万向量维度,和支持2000向量维度的索引),elasticsearch 8(支持k-nn检索和ELSER),基本能解决大部分的场景了。

ps:本文完成于公司地下停车场。对于技术的执着,让我有点停不下来,在手机上完成了此文。

参考文档:
【大模型带火的下一个风口:向量数据库】
【技术分享|浅谈向量数据库】
【人工智能】万字通俗讲解向量数据库
【上集】向量数据库技术鉴赏】
【下集】向量数据库技术鉴赏】

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