Expansion de Requêtes : Récupérer des Résultats Plus Pertinents
Améliorer le recall de 40% : expandez les requêtes utilisateur avec des synonymes, des sous-requêtes et des variations générées par LLM.
Pourquoi l'Expansion de Requêtes ?
Problème : La requête utilisateur est trop courte ou utilise des mots différents
Exemple :
- Utilisateur : "ML models"
- Documents pertinents utilisent : "machine learning algorithms", "neural networks", "deep learning"
L'expansion de requêtes reformule les requêtes pour correspondre à plus de documents.
Méthode 1 : Expansion par Synonymes
DEVELOPERpythonfrom nltk.corpus import wordnet def expand_with_synonyms(query): words = query.split() expanded_queries = [query] # Inclure l'original for word in words: synonyms = [] for syn in wordnet.synsets(word): for lemma in syn.lemmas(): if lemma.name() != word: synonyms.append(lemma.name().replace('_', ' ')) # Ajouter des variations de synonymes if synonyms: expanded = query.replace(word, synonyms[0]) expanded_queries.append(expanded) return list(set(expanded_queries)) # Exemple queries = expand_with_synonyms("fast car") # ["fast car", "quick car", "fast automobile", "quick automobile"]
Méthode 2 : Reformulation par LLM
DEVELOPERpythonimport openai def expand_with_llm(query): response = openai.ChatCompletion.create( model="gpt-4-turbo", messages=[{ "role": "system", "content": "Generate 3 alternative phrasings of the user's query. Output as JSON array." }, { "role": "user", "content": query }], response_format={"type": "json_object"} ) variations = json.loads(response.choices[0].message.content) return [query] + variations["alternatives"] # Exemple queries = expand_with_llm("How to reduce costs?") # [ # "How to reduce costs?", # "What are cost reduction strategies?", # "Ways to lower expenses", # "Best practices for cutting costs" # ]
Méthode 3 : Récupération Multi-Requêtes
Rechercher avec toutes les variations, fusionner les résultats :
DEVELOPERpythondef multi_query_retrieval(query, vector_db): # Générer les variations queries = expand_with_llm(query) # Récupérer pour chacune all_results = [] for q in queries: q_emb = embed(q) results = vector_db.search(q_emb, limit=20) all_results.extend(results) # Dédupliquer et classer par fréquence doc_scores = {} for doc in all_results: if doc.id not in doc_scores: doc_scores[doc.id] = 0 doc_scores[doc.id] += doc.score # Trier par score combiné ranked = sorted(doc_scores.items(), key=lambda x: x[1], reverse=True) return ranked[:10]
Méthode 4 : HyDE (Hypothetical Document Embeddings)
Générer une fausse réponse, la rechercher :
DEVELOPERpythondef hyde_retrieval(query): # Générer une réponse hypothétique hypothetical_doc = openai.ChatCompletion.create( model="gpt-4-turbo", messages=[{ "role": "system", "content": "Write a detailed answer to this question as if it were a Wikipedia article." }, { "role": "user", "content": query }] ).choices[0].message.content # Créer l'embedding du document hypothétique (pas de la requête !) doc_embedding = embed(hypothetical_doc) # Rechercher des documents similaires results = vector_db.search(doc_embedding, limit=10) return results
Méthode 5 : Step-Back Prompting
Poser d'abord une question plus large :
DEVELOPERpythondef step_back_expansion(query): # Générer une question plus large step_back = openai.ChatCompletion.create( model="gpt-4-turbo", messages=[{ "role": "system", "content": "Given a specific question, generate a broader, more general question." }, { "role": "user", "content": query }] ).choices[0].message.content return [query, step_back] # Exemple queries = step_back_expansion("What is the capital of France?") # [ # "What is the capital of France?", # "What are capitals of European countries?" # ]
Méthode 6 : Décomposition en Sous-Requêtes
Diviser les requêtes complexes en parties :
DEVELOPERpythondef decompose_query(query): response = openai.ChatCompletion.create( model="gpt-4-turbo", messages=[{ "role": "system", "content": "Break this complex question into 2-3 simpler sub-questions. Return JSON array." }, { "role": "user", "content": query }], response_format={"type": "json_object"} ) sub_queries = json.loads(response.choices[0].message.content)["sub_questions"] # Récupérer pour chaque sous-requête all_results = [] for sq in sub_queries: results = vector_db.search(embed(sq), limit=5) all_results.extend(results) return deduplicate(all_results) # Exemple sub_queries = decompose_query("How does photosynthesis affect climate change?") # [ # "What is photosynthesis?", # "How do plants remove CO2?", # "What is the relationship between CO2 and climate?" # ]
Implémentation Langchain
DEVELOPERpythonfrom langchain.retrievers.multi_query import MultiQueryRetriever from langchain.llms import OpenAI retriever = MultiQueryRetriever.from_llm( retriever=vector_store.as_retriever(), llm=OpenAI(temperature=0) ) # Expansion automatique de la requête docs = retriever.get_relevant_documents("How to train neural networks?")
Évaluation
DEVELOPERpython# Mesurer l'amélioration du recall def evaluate_expansion(queries, ground_truth_docs): recall_baseline = [] recall_expanded = [] for query, relevant_docs in zip(queries, ground_truth_docs): # Baseline base_results = vector_db.search(embed(query), limit=10) base_recall = len(set(base_results) & set(relevant_docs)) / len(relevant_docs) recall_baseline.append(base_recall) # Étendu expanded_results = multi_query_retrieval(query, vector_db) exp_recall = len(set(expanded_results) & set(relevant_docs)) / len(relevant_docs) recall_expanded.append(exp_recall) print(f"Baseline recall: {np.mean(recall_baseline):.2f}") print(f"Expanded recall: {np.mean(recall_expanded):.2f}")
L'expansion de requêtes est peu coûteuse et à fort impact. Augmentez le recall de 30-50% instantanément.
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