PaperAgent 04月19日 21:09
清华Hyper-RAG:利用超图建模高阶关系,让DeepSeek/Qwen生成质量飙升12.3%
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本文介绍了Hyper-RAG,一种通过构建超图来增强大模型(LLMs)性能的方法,旨在解决大模型在处理复杂问题时出现的幻觉问题。Hyper-RAG通过捕捉数据中的复杂关系,为LLMs提供更丰富的先验知识,从而提高准确性和可靠性。实验结果表明,Hyper-RAG在多个领域的数据集上均有显著性能提升,尤其在复杂问题处理和跨领域适应性方面表现出色,并具有更快的检索速度。

💡Hyper-RAG的核心在于构建超图,该超图能够全面捕捉数据中的成对和非成对关系,为LLMs提供更丰富的先验知识,从而减少幻觉。

🔑Hyper-RAG的工作流程包括知识提取、知识索引和知识检索与LLMs增强。知识提取从原始数据集中提取实体及其关系,构建超图结构;知识索引使用向量数据库和超图数据库存储信息;知识检索则根据用户问题检索相关知识,并将其输入给LLMs。

📈实验结果表明,Hyper-RAG平均提升了LLMs 12.3%的准确率,在复杂问题上表现更稳定。与Light RAG相比,Hyper-RAG在不同领域的数据集上平均提升了35.5%的性能,检索速度是Light RAG的两倍,并且性能提升了3.3%。

🌍Hyper-RAG在多个领域的数据集上进行了验证,包括医学、数学、农业和金融等,展现出良好的跨领域适应性。同时使用低阶和高阶关系的Hyper-RAG表现最佳,证明了高阶关系在提升性能中的重要性。

2025-04-19 15:15 湖北

Hyper-RAG相比Light RAG的性能提升了35.5%。轻量级版本Hyper-RAG-Lite的检索速度是Light RAG的两倍,并且性能提升了3.3%

大模型在教育、金融和医学等多个领域引发了变革,但由于幻觉,可能引发不良后果,现有的RAG方法在处理复杂关系和高阶交互方面存在明显局限性,导致信息丢失、检索效率低下和处理复杂查询能力不足等问题,限制了在高风险领域(如医学诊断)中的应用。
数据中复杂相关性建模的示意图a. 现实世界的实体空间,展示了数据集中存在的各种实体。b. 这些实体之间潜在的复杂相关性,包括低阶相关性(如成对相关性或自相关性)以及涉及三个或更多实体之间交互的高阶相关性。c. 使用圆圈表示实体之间的相关性,以可视化实体相关性。结构被建模为2-均匀超图,强调成对连接。另一个示例展示了三个和四个实体之间的相关性,分别用圆圈包围三个和四个实体。

为了解决LLMs的幻觉问题,清华&西安交大等提出了Hyper-RAG方法。该方法通过构建超图来全面捕捉数据中的成对(pairwise)和非成对(beyond-pairwise)关系,从而为LLMs提供更丰富的先验知识,减少幻觉。

具体来说,Hyper-RAG包括以下几个关键步骤:

    知识提取:从原始数据集中提取实体、低阶(成对)关系和高阶(多实体)关系,并构建超图结构。超图利用超边(hyperedges)连接任意数量的节点,能够表示多实体之间的复杂关系。

    知识索引:使用向量数据库存储实体的嵌入表示,以及超图数据库存储结构化信息,包括低阶和高阶关系。

    知识检索与LLMs增强:在问答过程中,从用户问题中提取关键词,利用超图结构检索相关知识,并将其作为先验知识输入给LLMs,以生成更准确、更可靠的回答。

从原始语料库中提取实体和相关性的示意图:深棕色的方框表示实体,蓝色箭头表示实体之间的低阶相关性,红色箭头表示高阶相关性。黄色方框包含相应实体或其相关性的原始描述。

通过一系列实验验证了Hyper-RAG的有效性,使用了九个不同领域的数据集,包括医学、数学、农业、金融等,并选择了六个主流的LLMs进行测试:GLM-4-Air、Doubao-1.5-Pro、LLaMa-3.3-70B、Qwen-Plus、GPT-4o mini 、DeepSeek-V3

    性能提升:实验结果表明,Hyper-RAG平均提升了LLMs 12.3%的准确率,并且在复杂问题上表现更为稳定。与Graph RAG和Light RAG相比,Hyper-RAG分别额外提升了6.3%和6.0%的性能。

    复杂问题处理:随着问题复杂度的增加,现有LLMs和RAG方法的性能显著下降,而Hyper-RAG能够保持稳定的性能水平。例如,在三阶段复杂问题上,Hyper-RAG相对于直接使用LLMs的性能提升达到了15.0%。

    跨领域适应性:在九个不同领域的数据集上,Hyper-RAG平均性能提升了35.5%,尤其是在法律、农业和金融领域表现突出。

    知识表示策略:通过对比不同的知识表示方法(仅使用原始数据、仅低阶关系、仅高阶关系等),实验发现同时使用低阶和高阶关系的Hyper-RAG表现最佳,证明了高阶关系在提升性能中的重要性。

    效率分析:Hyper-RAG在保持高性能的同时,检索速度比Light RAG快两倍,并且性能提升了3.3%。此外,轻量级版本Hyper-RAG-Lite在检索速度上进一步提升,同时保持了较好的性能。

更多信息:《动手设计AI Agents:CrewAI版》、《高级RAG之36技》、新技术实战:中文Lazy-GraphRAG/Manus+MCP/GRPO+Agent、大模型日报/月报、最新技术热点追踪解读(GPT4-o/数字人/MCP/Gemini 2.5 Pro)
    https://arxiv.org/pdf/2504.08758Combating LLM Hallucinations using Hypergraph-Driven Retrieval-Augmented Generationhttps://github.com/iMoonLab/Hyper-RAG

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