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從 LangChain 到企業級應用:RAG 中 Fixed-Size Chunking 的最佳實踐揭秘

人工智能
今天我們來聊一下人工智能應用場景 - 構建高效、靈活的計算架構的 RAG 架構的切塊策略—Fixed-Size Chunking(固定切塊)。

眾所周知,在構建 RAG(Retrieval-Augmented Generation,檢索增強生成)系統的過程中,文檔切塊策略往往決定了模型檢索質量的上限。切得好,信息命中更精準,生成回答更有上下文邏輯;切得差,模型則容易“答非所問”。

在眾多策略中,Fixed-Size Chunking(固定切塊)可謂最簡單直接,卻也是最常被忽視的一種。看似粗暴,卻在實際工程中表現穩定、適配廣泛,尤其適合對實時響應和成本敏感的場景。

那么,Fixed-Size Chunking 到底該如何設置?有哪些常見誤區?它真的“簡單有效”嗎?這篇文章將帶你深入解析固定切塊策略的核心邏輯、代碼實現與適用場景,讓你在構建 RAG 應用時少踩坑、多提效。

1. 如何理解 Fixed-Size Chunking ?

在檢索增強生成(RAG)系統中,文檔分塊(Chunking)是影響檢索效率和生成質量的關鍵第一步,因此,在實際的業務場景中,理解并選擇合適的分塊策略便顯得至關重要。

然而,作為 9 大分塊策略中最為基礎且直觀的分塊方法,固定大小切分 (Fixed-Size Chunking) 擁有較為廣泛的應用場景以及扮演著重要的角色。

固定大小切分(Fixed-Size Chunking) 策略的核心思想是將長文本內容按照預設的、統一的長度單位進行機械式分割。這種長度單位可以是詞語數量 (word count)、字符數量 (character count),或者是模型輸入的 Token 數量 (token count)。

例如,我們可以將一篇冗長的文檔,每隔 200 個詞語或 512 個 Token 就切分成一個獨立的文本塊。這種方法完全依賴于直接且程式化的文本分割邏輯,不涉及復雜的語義分析或語言學判斷,尤其適用于當下游模型或系統對輸入數據有嚴格固定尺寸要求的場景,例如需要批量處理或作為固定維度輸入到某些機器學習模型中。

2. Fixed-Size Chunking 策略有哪些優劣勢 ?

在實際的業務場景中,基于固定大小切分(Fixed-Size Chunking) 策略具有較高的優勢,具體體現在如下 2 點:

(1) 實現簡易性與處理高效性 (Simplicity and Speed)

固定大小切分策略的實現邏輯極為直觀和簡單,無需復雜的語言學分析、深度學習模型支持或高級算法支持。這使得它在開發和部署階段資源消耗極低,能夠以非常高的速度完成大規模文本的分塊任務,是快速構建 RAG 原型或處理海量非結構化數據的首選策略。

(2) 高可預測性與數據統一性 (Predictability and Uniformity)

此外,該策略能夠產生尺寸統一、格式一致的文本塊。這種高度的可預測性極大地簡化了數據在后續 RAG 流程中的存儲、索引和檢索過程。例如,在向量數據庫中,所有文本塊的維度和存儲空間都是可預期的,這有利于數據庫性能優化、資源管理和系統調試。

雖然,基于固定大小切分(Fixed-Size Chunking) 策略是在實際的場景中具有較為廣泛的應用場景,但隨著業務的復雜性,其面臨著如下問題:

① 1 個是上下文碎片化 (Context Fragmentation),即 由于切分是機械性的,它常常會在句子中間、段落連接處,甚至是重要的邏輯單元(如列表項、關鍵定義)內部進行強制分割。這種語義割裂會嚴重破壞文本的自然語義流和上下文連貫性。

檢索時,大模型可能因此獲得不完整或斷裂的語境信息,從而導致理解偏差,影響回答的準確性,甚至產生“幻覺”。這也是固定大小切分最顯著的缺點。

② 第 2 個問題便是缺乏適應性與僵硬性 (Rigidity and Lack of Adaptability)。由于此方法無法根據文本本身的邏輯結構、語義邊界、主題變化或文檔的復雜程度進行自適應調整。

重要的相關概念或信息可能會被不必要地分割到不同的塊中,或者不相關的上下文被強制捆綁在一起。這種僵硬性使得它在處理結構復雜、語義關聯緊密或包含多主題的文檔時,檢索和生成效果往往差強人意。

3. Fixed-Size Chunking 策略簡單實現示例解析

接下來,我們來看一個簡單的示例,基于 Python 代碼實現如何將文本按固定詞數進行切分。具體如下所示:

def fixed_size_chunk(text: str, chunk_size: int = 50) -> list[str]:
    """
    將文本按固定詞數進行切分。
    Args:
        text (str): 待切分的原始文本字符串。
        chunk_size (int): 每個文本塊所包含的詞語數量。
                          默認為 50 個詞。
    Returns:
        list[str]: 包含切分后文本塊的字符串列表。
    """
    words = text.split() 
    chunks = [" ".join(words[i:i+chunk_size]) for i in range(0, len(words), chunk_size)]
    return chunks
# --- 示例用法 ---
# 假設 pdf_text_example 是從 PDF 文檔中提取出的一個長文本內容
# 為了演示,我將使用一個足夠長的示例文本,但您可以替換為您的實際文本
pdf_text_example = """
在人工智能領域,檢索增強生成(RAG)技術已經成為構建實用、知識驅動的大型語言模型(LLM)應用的核心范式。它有效地彌合了模型靜態知識與動態外部信息之間的鴻溝,讓 LLM 能夠引用實時或領域特定的數據,極大地提高了回復的準確性和可靠性。然而,當我們邁向更復雜的 AI 應用時,僅僅依賴向量相似性搜索,在處理那些相互關聯、關系至關重要的數據時常常顯得力不從心。構建真正智能的代理或提供高度準確、理解上下文深度的回答,需要理解信息之間的‘聯系’,而不僅僅是‘相似’。這正是對下一代 RAG 應用的需求所在。支撐這些高級能力的數據庫,必須能夠同時處理向量相似性和復雜的結構化關系。HelixDB 應運而生,正是為了應對這一挑戰。它打破了傳統數據庫的界限,是一個革命性的開源圖向量數據庫,巧妙融合了圖數據庫強大的關系表達能力與向量數據庫高效的相似性搜索能力。HelixDB 旨在為下一代 RAG 應用提供一個更智能、更靈活的數據存儲基礎,讓你能夠基于內容相似性和結構化關系進行更豐富的上下文檢索。如果你正在探索 RAG 的未來,并尋求能夠同時處理向量和復雜關系的強大開源數據解決方案,那么理解 HelixDB 至關重要。通過本文,你將一文讀懂這款為下一代 RAG 應用量身打造的開源圖向量數據庫的核心理念、架構優勢以及它如何助力你的智能化創新。讓我們一起深入了解 HelixDB 的獨特之處吧!這是一個額外的句子,確保文本足夠長,可以被切分成多個塊,以演示第二個塊的打印。
"""
# 將文本按每50個詞語切分成塊
chunks_result = fixed_size_chunk(pdf_text_example, chunk_size=10)
print(f"原始文本被切分成了 {len(chunks_result)} 個塊。")
# --- 解決方案在這里:添加安全檢查 ---
# 嘗試打印第一個塊
if len(chunks_result) > 0:
    print("\n--- 第一個塊內容示例 ---")
    print(chunks_result[0])
else:
    print("\n--- 列表為空,無法打印第一個塊 ---")
# 嘗試打印第二個塊,先檢查列表長度是否至少有2個元素
if len(chunks_result) > 1:
    print("\n--- 第二個塊內容示例 ---")
    print(chunks_result[1])
else:
    print("\n--- 無法打印第二個塊,因為列表長度不足(少于2個塊) ---")
# 如果您想打印所有生成的塊,可以使用循環:
# print("\n--- 所有生成的文本塊 ---")
# for i, chunk in enumerate(chunks_result):
#     print(f"塊 {i}:")
#     print(chunk)
#     print("-" * 20)

上述這段代碼實現了一個固定大小分塊(Fixed-Size Chunking)的功能,用于將長文本按指定詞數分割成多個塊,適用于 RAG(Retrieval-Augmented Generation)系統中文檔預處理。

執行運行:

[(base) lugalee@labs rag ]% /opt/homebrew/bin/python3 /Volumes/home/rag/fixedsiz.py
原始文本被切分成了 2 個塊。


--- 第一個塊內容示例 ---
在人工智能領域,檢索增強生成(RAG)技術已經成為構建實用、知識驅動的大型語言模型(LLM)應用的核心范式。它有效地彌合了模型靜態知識與動態外部信息之間的鴻溝,讓 LLM 能夠引用實時或領域特定的數據,極大地提高了回復的準確性和可靠性。然而,當我們邁向更復雜的 AI 應用時,僅僅依賴向量相似性搜索,在處理那些相互關聯、關系至關重要的數據時常常顯得力不從心。構建真正智能的代理或提供高度準確、理解上下文深度的回答,需要理解信息之間的‘聯系’,而不僅僅是‘相似’。這正是對下一代 RAG 應用的需求所在。支撐這些高級能力的數據庫,必須能夠同時處理向量相似性和復雜的結構化關系。HelixDB 應運而生,正是為了應對這一挑戰。它打破了傳統數據庫的界限,是一個革命性的開源圖向量數據庫,巧妙融合了圖數據庫強大的關系表達能力與向量數據庫高效的相似性搜索能力。HelixDB 旨在為下一代 RAG


--- 第二個塊內容示例 ---
應用提供一個更智能、更靈活的數據存儲基礎,讓你能夠基于內容相似性和結構化關系進行更豐富的上下文檢索。如果你正在探索 RAG 的未來,并尋求能夠同時處理向量和復雜關系的強大開源數據解決方案,那么理解 HelixDB 至關重要。通過本文,你將一文讀懂這款為下一代 RAG 應用量身打造的開源圖向量數據庫的核心理念、架構優勢以及它如何助力你的智能化創新。讓我們一起深入了解 HelixDB 的獨特之處吧!

Happy Coding ~

Reference :[1] https://www.koyeb.com/blog/what-is-rag-retrieval-augmented-generation-for-ai

Adiós !

責任編輯:趙寧寧 來源: 架構驛站
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