Embedding模型微调革命:LlamaIndex适配器技术,让通用模型轻松变身领域专家!
还在为微调嵌入模型需要大量GPU资源而发愁?今天教你用LlamaIndex的Adapter适配器技术,无论是BGE、OpenAI还是其他任何Embedding模型,都能轻松微调,用普通电脑就能让通用模型适配你的专业领域!
还在为微调嵌入模型需要大量GPU资源而发愁?今天教你用LlamaIndex的Adapter适配器技术,无论是BGE、OpenAI还是其他任何Embedding模型,都能轻松微调,用普通电脑就能让通用模型适配你的专业领域!
引言:为什么需要微调嵌入模型?
在RAG(检索增强生成)系统中,嵌入模型的质量直接决定了检索的准确性。虽然像BGE、OpenAI这样的通用嵌入模型已经很强大,但在特定领域(如医疗、法律、金融)中,它们往往表现不佳。
传统的全量微调需要:
- • 大量GPU显存(通常需要16GB+)
- • 长时间训练(可能需要数天)
- • 存储完整模型副本
而Adapter适配器微调只需要:
- • 普通GPU或CPU即可(显存需求降低90%)
- • 训练时间大幅缩短
- • 只保存几MB的适配器参数
什么是Adapter适配器微调?
Adapter适配器微调是一种参数高效的微调方法。它的核心思想是:在预训练模型上添加一个轻量级的适配器层,只训练这个适配器,而冻结原始模型参数。
原始嵌入 → [冻结的基础模型] → [可训练的Adapter层] → 微调后的嵌入
这样做的好处:
-
- 参数少:Adapter层通常只有几MB,而全量微调需要保存整个模型(几百MB到几GB)
-
- 训练快:只更新少量参数,训练速度提升10倍以上
-
- 效果好:在特定任务上,Adapter微调的效果往往接近全量微调
实战:用LlamaIndex实现Adapter微调
环境准备
首先,我们需要安装必要的依赖:
# pyproject.toml[project]dependencies = ["datasets>=4.4.1","llama-index-core>=0.14.8","llama-index-embeddings-adapter>=0.4.1","llama-index-embeddings-huggingface>=0.6.1","llama-index-embeddings-openai>=0.5.1","llama-index-embeddings-openai-like>=0.2.2","llama-index-finetuning>=0.4.1","llama-index-llms-openai-like>=0.5.3","llama-index-readers-file>=0.5.4","python-dotenv>=1.2.1","transformers[torch]>=4.57.1",]
第一步:准备训练数据集
从PDF/Markdown等文档中提取文本,使用大语言模型自动生成问答对作为训练数据。需准备两份语料,一份为训练的语料,一份为验证的语料。为了测试方便,这里我们使用一份语料分别作训练和验证用。下载地址如下,下载好放data目录。
https://www.modelscope.cn/datasets/muxueai/ai_ai_yu_llm_study_lib/resolve/master/%E4%B8%AD%E5%8D%8E%E4%BA%BA%E6%B0%91%E5%85%B1%E5%92%8C%E5%9B%BD%E8%AF%81%E5%88%B8%E6%B3%95(2019%E4%BF%AE%E8%AE%A2).pdf
项目的.env配置内容:
OPENAI_API_KEY=sk-xxxOPENAI_API_BASE=https://api.siliconflow.cn/v1LLM_MODEL=deepseek-ai/DeepSeek-V3EMBEDDING_MODEL=Qwen/Qwen3-Embedding-8B
使用LlamaIndex的generate_qa_embedding_pairs函数,自动调用大语言模型生成高质量的问答对。
# # 1-gen_train_dataset.py
import json
from llama_index.core import SimpleDirectoryReader
from llama_index.core.node_parser import SentenceSplitter
import os
from llama_index.finetuning import generate_qa_embedding_pairs
from llama_index.llms.openai_like import OpenAILike
from dotenv import load_dotenv
load_dotenv()
BASE_DIR = r"D:\Test\embedding_ft\data"
# 训练集和验证集文件路径
TRAIN_FILES = [os.path.join(BASE_DIR, "中华人民共和国证券法(2019修订).pdf")]
VAL_FILES = [os.path.join(BASE_DIR, "中华人民共和国证券法(2019修订).pdf")]
# 训练集和验证集语料库文件路径
TRAIN_CORPUS_FPATH = os.path.join(BASE_DIR, "train_corpus.json")
VAL_CORPUS_FPATH = os.path.join(BASE_DIR, "val_corpus.json")
def load_corpus(files, verbose=False):
if verbose:
print(f"Loading files {files}")
reader = SimpleDirectoryReader(input_files=files)
docs = reader.load_data()
if verbose:
print(f"Loaded {len(docs)} docs")
parser = SentenceSplitter()
nodes = parser.get_nodes_from_documents(docs, show_progress=verbose)
if verbose:
print(f"Parsed {len(nodes)} nodes")
return nodes
def mk_dataset():
train_nodes = load_corpus(TRAIN_FILES, verbose=True)
val_nodes = load_corpus(VAL_FILES, verbose=True)
# openai-like兼容大模型
llm = OpenAILike(
model=os.getenv("LLM_MODEL"),
api_base=os.getenv("OPENAI_API_BASE"),
api_key=os.getenv("OPENAI_API_KEY"),
temperature=0.7,
)
train_dataset = generate_qa_embedding_pairs(llm=llm, nodes=train_nodes)
val_dataset = generate_qa_embedding_pairs(llm=llm, nodes=val_nodes)
train_dataset.save_json(TRAIN_CORPUS_FPATH)
val_dataset.save_json(VAL_CORPUS_FPATH)
mk_dataset()
关键点:
- •
SimpleDirectoryReader:自动读取PDF文档 - •
SentenceSplitter:将文档切分为合适的文本块 - •
generate_qa_embedding_pairs:使用LLM自动生成问答对,无需人工标注! - • data目录下一共生成2个json,分别为微调所使用的训练集和 验证集。
- • 可以使用任意平台的大模型,为了生成高质量的数据集,尽量选择能力强的大模型;这里使用硅基平台的。
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第二步:开始微调
使用LlamaIndex的EmbeddingAdapterFinetuneEngine,几行代码就能开始微调:
# 6-adapter-online-embedding.py
from llama_index.core.evaluation import EmbeddingQAFinetuneDataset
from llama_index.finetuning import EmbeddingAdapterFinetuneEngine
from llama_index.core.embeddings import resolve_embed_model
import os
from dotenv import load_dotenv
load_dotenv()
BASE_DIR = r"D:\Test\embedding_ft\data"
TRAIN_CORPUS_FPATH = os.path.join(BASE_DIR, "train_corpus.json")
VAL_CORPUS_FPATH = os.path.join(BASE_DIR, "val_corpus.json")
train_dataset = EmbeddingQAFinetuneDataset.from_json(TRAIN_CORPUS_FPATH)
val_dataset = EmbeddingQAFinetuneDataset.from_json(VAL_CORPUS_FPATH)
base_embed_model = resolve_embed_model(
r"local:D:\Test\embedding_ft\model\BAAI\bge-small-en-v1___5"
)
finetune_engine = EmbeddingAdapterFinetuneEngine(
train_dataset,
base_embed_model,
model_output_path="adapter_model_output",
# bias=True,
epochs=10,
verbose=True,
# optimizer_class=torch.optim.SGD,
# optimizer_params={"lr": 0.01}
)
finetune_engine.finetune()
embed_model = finetune_engine.get_finetuned_model()
print(embed_model)
关键参数说明:
- • 使用
bge-small-en-v1.5作为基础模型(你也可以选择其他模型),从魔塔社区或者Hugging face上下载模型文件保存到项目的model目录下。 - •
model_output_path: 适配器模型保存路径(只有几MB) - •
epochs: 训练轮数,通常4-10轮就足够 - •
bias: 是否在Adapter层使用偏置(可选) - •
optimizer_class和optimizer_params: 自定义优化器(可选)
第三步:评估模型效果
微调完成后,我们需要评估模型在验证集上的表现。通常使用两个指标:
- • Hit Rate(命中率):检索到的Top-K结果中是否包含正确答案
- • MRR(平均倒数排名):正确答案在检索结果中的平均排名倒数
# 5-eval-mrr.pyfrom llama_index.embeddings.openai_like import OpenAILikeEmbeddingfrom llama_index.core.evaluation import EmbeddingQAFinetuneDatasetfrom eval_utils import evaluate, display_resultsfrom sentence_transformers import SentenceTransformerfrom llama_index.core.embeddings import resolve_embed_modelfrom llama_index.embeddings.adapter import LinearAdapterEmbeddingModelimport osfrom dotenv import load_dotenvload_dotenv()BASE_DIR = r"D:\Test\embedding_ft\data"VAL_CORPUS_FPATH = os.path.join(BASE_DIR, "val_corpus.json")val_dataset = EmbeddingQAFinetuneDataset.from_json(VAL_CORPUS_FPATH)# 评估在线的Embedding模型qwen3_embedding = OpenAILikeEmbedding( model_name=os.getenv("EMBEDDING_MODEL"), api_base=os.getenv("OPENAI_API_BASE"), api_key=os.getenv("OPENAI_API_KEY"), embed_batch_size=10,)qwen3_embedding_val_results = evaluate(val_dataset, qwen3_embedding)print(display_results(["qwen3_embedding"], [qwen3_embedding_val_results]))# 评估原始的Embedding模型orgin_embedding_val_results = evaluate(val_dataset, r"local:D:\Test\embedding_ft\model\BAAI\bge-small-en-v1___5")print(display_results(["orgin_embedding"], [orgin_embedding_val_results]))# 评估本地微调过的Embedding模型,路径前要加上local:ft_embedding_val_results = evaluate(val_dataset, r"local:D:\Test\embedding_ft\exp_finetune")print(display_results(["ft_embedding"], [ft_embedding_val_results]))# 评估Adapter微调过的Embedding模型 base_embed_model = resolve_embed_model(r"local:D:\Test\embedding_ft\model\BAAI\bge-small-en-v1___5")adapt_embed_model = LinearAdapterEmbeddingModel(base_embed_model, "model_output_test")apapt_val_results = evaluate(val_dataset, adapt_embed_model)display_results(["adapt_embedding"], [apapt_val_results])
评估结果示例:
| 模型类型 | Hit Rate | MRR |
|---|---|---|
| qwen3模型 | 0.258 | 0.197 |
| 原始bge模型 | 0.089 | 0.04 |
| Adapter微调 | 0.123 | 0.063 |
| 全量微调 | 0.235 | 0.128 |
可以看到,Adapter微调在只训练少量参数的情况下,效果已非常明显!
进阶:使用两层神经网络Adapter
如果单层线性Adapter效果不够好,可以尝试两层神经网络Adapter:
from llama_index.core.embeddings.adapter_utils import TwoLayerNNfrom llama_index.finetuning import EmbeddingAdapterFinetuneEnginefrom llama_index.embeddings.adapter import AdapterEmbeddingModel# 创建两层神经网络适配器adapter_model = TwoLayerNN(384, # 输入维度(BGE-small的输出维度)1024, # 隐藏层维度384, # 输出维度 bias=True, add_residual=True, # 添加残差连接)finetune_engine = EmbeddingAdapterFinetuneEngine( train_dataset, base_embed_model, model_output_path="model_2layer_output", model_checkpoint_path="model_2layer_ck", # 保存检查点 adapter_model=adapter_model, epochs=25, # 两层网络需要更多轮次 verbose=True,)finetune_engine.finetune()# 加载微调后的模型embed_model_2layer = finetune_engine.get_finetuned_model( adapter_cls=TwoLayerNN)
使用微调后的模型
微调完成后,可以像使用普通嵌入模型一样使用它:
from llama_index.embeddings.adapter import LinearAdapterEmbeddingModelfrom llama_index.core.embeddings import resolve_embed_model# 加载基础模型base_embed_model = resolve_embed_model(r"local:D:\Test\embedding_ft\model\BAAI\bge-small-en-v1___5")# 加载适配器embed_model = LinearAdapterEmbeddingModel( base_embed_model, "model_output_test")# 在RAG系统中使用from llama_index.core import VectorStoreIndex, Documentdocuments = [Document(text="你的文档内容")]index = VectorStoreIndex.from_documents( documents, embed_model=embed_model)query_engine = index.as_query_engine()response = query_engine.query("你的问题")
最佳实践与技巧
1. 数据准备
- • 数据量:通常1000-10000个问答对就足够
- • 数据质量:确保查询和文档的相关性标注准确
- • 数据平衡:尽量覆盖领域内的各种查询类型
2. 训练参数调优
- • 学习率:默认学习率通常效果不错,如需调整建议在0.0001-0.001之间
- • 训练轮数:单层Adapter通常4-10轮,两层网络需要15-25轮
- • 批次大小:根据显存调整,通常16-32效果较好
3. 模型选择
- • 基础模型:选择与你的领域相近的预训练模型
- • Adapter类型:先尝试单层线性Adapter,效果不够再试两层网络
4. 效果评估
- • 在验证集上评估,避免过拟合
- • 对比多个模型(原始模型、Adapter微调、全量微调)
- • 关注实际业务指标,而不仅仅是Hit Rate和MRR
5、对闭源模版的微调
该方法同样适用于网上闭源的Embedding模型的微调,比如对openai的text-embedding-ada-002微调,代码如下
from llama_index.finetuning import EmbeddingAdapterFinetuneEngine, generate_qa_embedding_pairsfrom llama_index.embeddings.openai import OpenAIEmbedding# 步骤1:准备数据集train_dataset = generate_qa_embedding_pairs(train_nodes)val_dataset = generate_qa_embedding_pairs(val_nodes)# 步骤2:创建在线 embedding 实例embed_model = OpenAIEmbedding(model_name="text-embedding-ada-002", api_key="sk-...")# 步骤3:初始化微调引擎finetune_engine = EmbeddingAdapterFinetuneEngine( train_dataset, embed_model, model_output_path="adapter_output", epochs=4, verbose=True,)# 步骤4:开始微调finetune_engine.finetune()
步骤概述:
- 准备训练数据集(如 EmbeddingQAFinetuneDataset)。
- 用 resolve_embed_model 或 OpenAIEmbedding/HuggingFaceEmbedding 创建在线 embedding 实例。
- 初始化 EmbeddingAdapterFinetuneEngine,传入数据集和 embedding 实例,指定输出路径等参数。
- 调用 finetune() 开始训练,微调的适配器会自动保存。
6、EmbeddingAdapterFinetuneEngine和SentenceTransformersFinetuneEngine对比
- • EmbeddingAdapterFinetuneEngine 用于在任意黑盒嵌入模型(如 OpenAI、sentence-transformers、本地模型等)输出的向量上微调一个轻量级的适配器(如线性层),不改变原始大模型参数,适合模型不可训练或只想快速适配场景。
- • SentenceTransformersFinetuneEngine 则直接对 sentence-transformers 兼容的大模型参数进行全量微调,适合你有完整训练权限和资源时使用。两者都能提升检索效果,但微调对象和适用场景不同。
7、eval_utils.py 代码
code-snippet__js from llama_index.core.schema import TextNode from llama_index.core import Settings from llama_index.core import VectorStoreIndex import pandas as pd from tqdm import tqdm def evaluate( dataset, embed_model, top_k=5, verbose=False, ): corpus = dataset.corpus queries = dataset.queries relevant_docs = dataset.relevant_docs embed_model = embed_model or Settings.embed_model nodes = [TextNode(id_=id_, text=text) for id_, text in corpus.items()] index = VectorStoreIndex( nodes, embed_model=embed_model, show_progress=True ) retriever = index.as_retriever(similarity_top_k=top_k) eval_results = [] for query_id, query in tqdm(queries.items()): retrieved_nodes = retriever.retrieve(query) retrieved_ids = [node.node.node_id for node in retrieved_nodes] expected_id = relevant_docs[query_id][0] rank = None for idx, id in enumerate(retrieved_ids): if id == expected_id: rank = idx + 1 break is_hit = rank is not None # assume 1 relevant doc mrr = 0 if rank is None else 1 / rank eval_result = { "is_hit": is_hit, "mrr": mrr, "retrieved": retrieved_ids, "expected": expected_id, "query": query_id, } eval_results.append(eval_result) return eval_results def display_results(names, results_arr): """Display results from evaluate.""" hit_rates = [] mrrs = [] for name, results in zip(names, results_arr): results_df = pd.DataFrame(results) hit_rate = results_df["is_hit"].mean() mrr = results_df["mrr"].mean() hit_rates.append(hit_rate) mrrs.append(mrr) final_df = pd.DataFrame( {"retrievers": names, "hit_rate": hit_rates, "mrr": mrrs} ) print(final_df)
总结
Adapter微调是一种参数高效、成本低廉、效果显著的嵌入模型微调方法。通过本文的实战教程,你可以:
✅ 用普通电脑微调嵌入模型
✅ 在特定领域提升检索效果20%+
✅ 只保存几MB的适配器参数
✅ 快速迭代和实验不同的适配器架构
适用场景:
- • 垂直领域的RAG系统
- • 多语言检索优化
- • 特定文档类型的检索
- • 资源受限的环境
不适合的场景:
- • 需要大幅改变模型架构
- • 训练数据与预训练数据分布差异极大
- • 需要同时微调多个任务
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第一阶段: 从大模型系统设计入手,讲解大模型的主要方法;
第二阶段: 在通过大模型提示词工程从Prompts角度入手更好发挥模型的作用;
第三阶段: 大模型平台应用开发借助阿里云PAI平台构建电商领域虚拟试衣系统;
第四阶段: 大模型知识库应用开发以LangChain框架为例,构建物流行业咨询智能问答系统;
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