收藏必学!从RAG到REFRAG:大模型检索增强技术的效率革命
文章介绍了大型语言模型的知识静态性问题及解决方案。传统RAG技术通过检索外部知识增强模型能力,但存在效率瓶颈。REFRAG技术革新性地将检索到的信息压缩为向量表示,通过智能过滤只保留最关键文本,大幅减少处理词元数量,实现高达30倍的速度提升和2-4倍的成本降低,同时保持甚至提高回答质量,使大模型能够高效处理实时和私有信息。
大型语言模型(LLM),例如GPT、DeepSeek、Kimi、Gemini和Claude等,已经展现出强大的对话和内容生成能力。然而,它们的一个核心局限在于其知识的静态性。模型“知道”的,仅限于它们训练数据截止日期前的信息。

为了解决这个问题,使模型能够接触到实时的、私有的或特定的外部知识,一种强大的技术应运而生:检索增强生成(Retrieval-Augmented Generation, RAG)。
传统的RAG
想象一下,你向一个AI助手提问:“我们公司上个季度的财报表现如何?”如果这个助手仅依赖其内部训练数据,它将无法回答。RAG技术就是为了解决这个难题。
传统的RAG流程通常如下:
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接收查询:用户输入一个问题或提示。
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信息检索:系统(服务器)并不会立刻将问题抛给语言模型,而是首先将其发送到一个“搜索”或“检索”模块。
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搜寻知识源:这个检索模块会连接到各种外部“知识源”。这些知识源包罗万象,可以是公司的内部PDF文档、数据库、API接口、代码库,甚至是实时的网络搜索结果。
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提取上下文:检索系统会从这些知识源中抓取最相关的几个信息片段(或称为“文本块”)。
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增强提示:系统会将用户的原始查询与这些抓取到的相关信息文本“拼接”在一起,形成一个内容极其丰富的“增强上下文”提示。
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生成答案:最后,这个包含查询和所有相关背景资料的增强提示,才会被一同发送给大型语言模型。模型会阅读所有这些材料,并基于这些“新鲜”的外部知识,生成一个准确、有事实依据的回答。
RAG的出现,极大地扩展了LLM的能力,使其能够回答特定领域的问题、引用最新信息,并显著减少“一本正经地胡说八道”(即幻觉)的现象。
RAG的效率瓶颈
尽管RAG非常有效,但它也带来了一个新的、非常现实的挑战:效率和成本。
问题出在“增强提示”这一步。传统的RAG是一种“蛮力”方法,它会把检索到的所有相关文本块(无论相关性多强)都塞进语言模型的上下文窗口中。这导致输入给模型的提示变得异常冗长,动辄包含数千甚至数万个词元(tokens)。
这会引发一系列问题:
• 高延迟: 模型需要花费大量时间来“阅读”和处理所有这些附加上下文,然后才能开始生成第一个字的答案。这导致用户能明显感觉到“卡顿”,即首词元时间(TTFT)过长。
• 高成本: 在Transformer架构(LLM的基础)中,处理上下文的计算量会随着输入长度(词元数量)的增加而呈指数级增长。处理的词元越多,消耗的计算资源和费用就越高。
• 信息浪费: 并非所有检索到的信息都是同等重要的。可能检索了10个文档片段,但只有2个是真正回答问题所必需的。模型被迫浪费大量算力去处理那8个“噪音”或“死重”信息。
REFRAG的革新
为了解决RAG的效率瓶颈,研究人员(特别是来自Meta等机构的团队)提出了一种更先进的架构,被称为REFRAG(REpresentation For RAG,即“为RAG服务的表示法”)。
REFRAG的核心思想是:我们不应该强迫昂贵的大型语言模型去阅读所有检索到的原始文本,而应该先对这些信息进行智能的“压缩”和“过滤”。
REFRAG的流程是对RAG的精妙升级:
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检索与压缩: 它同样会从向量数据库等知识源中检索信息块。但关键区别在于,它不会直接使用这些文本。相反,它会使用一个更小、更轻量级的“编码器”模型,将每一个检索到的文本块压缩成一个单一的、高密度的“区块嵌入”(chunk embedding)向量。这个向量就像是整个文本块的“数字指纹”或“浓缩摘要”。
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智能感知与过滤:接下来,一个专门训练的“相关性检查器”登场。这个组件通常使用**强化学习(RL)**技术进行训练,它会快速“感知”和评估所有这些被压缩的“区块嵌入”。
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选择性扩展:这个RL检查器会做出智能决策:在所有检索到的区块中,哪些是“极其重要、必须看原文”的,哪些是“相关但看看摘要就行”的。它会保留绝大多数信息的压缩向量形式,而只选择性地“解压”极少数最关键的区块,将其还原为完整的原始文本词元。
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高效生成:大型语言模型(LLM)收到的是一个“混合型”的、极其高效的提示:它包含了用户的原始查询 + 大量代表背景信息的压缩向量 + 以及一两个被精选出来的完整文本块。
这种从“文本”到“表示”的转变,带来的是一场效率革命。REFRAG不再要求LLM去“阅读”数千个词元,而是让它去“理解”几十个浓缩的向量,同时只精读几个关键段落。
这种方法的优势:
• 惊人的速度: 由于LLM处理的实际词元数量大幅减少,其生成答案的首词元时间(TTFT)可以加快高达30倍。用户几乎可以立即得到响应。
• 极低的成本: 需要主模型处理的词元减少了2到4倍,这意味着显著的计算资源节省和更低的API调用成本。
• 变相的“无限上下文”: 因为信息被高度压缩,REFRAG使得模型在有限的上下文窗口(如4K或8K词元)内,能够等效地处理16倍甚至更多的信息量。
• 保持高质量: 最重要的是,这种极端的压缩和加速,并不会导致答案质量的下降。通过智能地保留最关键的信息,REFRAG在保持(甚至有时超越)传统RAG准确性的同时,实现了效率的飞跃。
如果说RAG是为语言模型打开了一扇连接外部世界的大门,那么REFRAG就是在这扇门上安装了一个智能管家。它不再将所有信息“野蛮”地塞给模型,而是学会了“敲门”、“总结”和“呈报”,只将最精华、最相关的内容以最高效的方式递送进去。这预示着未来的人工智能应用将变得更加迅捷、经济和强大。
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