概念
FAISS全称为Facebook AI Similarity Search;该开源库针对高维空间中的海量数据(稠密向量),提供了高效且可靠的相似性聚类和检索方法,可支持十亿级别向量的搜索,是目前最为成熟的近似近邻搜索库。
从理解来看,Faiss主要是用于向量的相似性搜索,而对于搜索,最关键的就是索引的构建,要么就是最粗暴,效率最低的暴力查询,明显这是不可取的。
Faiss的索引构建流程如下:
ChatGLM对Train、Add流程的解释;索引构建通常包括两个主要步骤:训练(train)和添加(add)。
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训练(train)流程:
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在Faiss中,训练流程的目的是为了确定索引参数,这些参数对于后续的向量搜索是必要的。具体来说,这些参数用于配置索引结构,使其能够有效地表示和搜索向量数据。 -
对于某些类型的索引,如Product Quantizer(PQ)或IVF(Inverted File Index)索引,训练过程涉及到对数据集的一个小子集进行分析,以确定最佳的量化方案或聚类中心。 -
例如,在使用IVF索引时,训练过程会执行K-means聚类算法,以确定数据集中的聚类中心,这些中心随后用于将新的向量快速分配到索引中的正确位置。 -
对于PQ索引,训练过程会确定最佳的量化码本,即如何将高维向量映射到一组有限的代码上,同时最小化信息损失。 -
添加(add)流程:
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在训练完成后,使用 add
方法将实际的向量数据添加到索引中。这些向量根据训练阶段确定的参数进行转换和存储,以便快速检索。
train可以理解为是索引的预处理过程。
理解
对于Faiss框架的学习,多少还是有些门槛,其实总的来说,Faiss框架是一系列ANN近似最近邻算法的实现。
拿我自己来说,一开始接触使用并学习Faiss时,多少有点局促,对什么量化、IVF等看不懂也理解的迷迷瞪瞪的,为什么要用这些呢?总的来说,就是不适应。还是在学习了ElasticSearch 向量化的实现后,才理解了Faiss算法。
ANN近似近邻算法中,一系列的相关算法是基于树、Hash、倒排索引、图来实现数据结构&算法。
而对于Faiss的学习,先从ANN算法入手,搞懂对应的算法&数据结构后,再回头分析Faiss框架,就很轻松。
原文始发于微信公众号(阿郎小哥的随笔驿站):聊聊Faiss开源库的概念及理解
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