Analizzare i PDF in una pipeline di generazione basata sul recupero
Questo tutorial illustra la procedura per creare una pipeline RAG (Retrieval Augmented Generation) in base ai contenuti PDF analizzati.
I file PDF, come i documenti finanziari, possono essere difficili da utilizzare nelle pipeline RAG per via della loro struttura complessa e della combinazione di testo, figure e tabelle. Questo tutorial mostra come utilizzare le funzionalità di BigQuery ML in combinazione con l'analizzatore di layout di Document AI per creare una pipeline RAG in base alle informazioni chiave estratte da un file PDF.
In alternativa, puoi eseguire questo tutorial utilizzando un notebook Colab Enterprise.
Obiettivi
Questo tutorial spiega le seguenti attività:
- Creare un bucket Cloud Storage e caricare un file PDF di esempio.
- Creare una connessione alla risorsa Cloud in modo da poterti connettere a Cloud Storage e Vertex AI da BigQuery.
- Creazione di una tabella di oggetti sul file PDF per renderlo disponibile in BigQuery.
- Crea un processore Document AI che puoi utilizzare per analizzare il file PDF.
- Crea un modello remoto che ti consente di utilizzare l'API Document AI per accedere all'elaboratore di documenti da BigQuery.
- Utilizza il modello remoto con la
funzione
ML.PROCESS_DOCUMENT
per analizzare i contenuti del PDF in blocchi e poi scriverli in una tabella BigQuery. - Estrai i contenuti PDF dai dati JSON restituiti dalla funzione
ML.PROCESS_DOCUMENT
e poi scrivili in una tabella BigQuery. - Creare un
modello remoto
che ti consenta di utilizzare il modello di generazione di embedding
text-embedding-004
di Vertex AI da BigQuery. - Utilizza il modello remoto con la
funzione
ML.GENERATE_EMBEDDING
per generare embedding dai contenuti PDF analizzati e poi scrivere questi embedding in una tabella BigQuery. Gli embedding sono rappresentazioni numeriche dei contenuti PDF che ti consentono di eseguire ricerche e recupero semantici dei contenuti PDF. - Utilizza la
funzione
VECTOR_SEARCH
sui componenti incorporati per identificare contenuti PDF semanticamente simili. - Creare un
modello remoto
che ti consenta di utilizzare il
modello di generazione di testo
gemini-1.5-flash
di Vertex AI da BigQuery. - Esegui la generazione basata su recupero (RAG) utilizzando il modello remoto con la funzione
ML.GENERATE_TEXT
per generare testo, utilizzando i risultati di ricerca vettoriale per aumentare l'input del prompt e migliorare i risultati.
Costi
In questo documento utilizzi i seguenti componenti fatturabili di Google Cloud:
- BigQuery: You incur costs for the data that you process in BigQuery.
- Vertex AI: You incur costs for calls to Vertex AI models.
- Document AI: You incur costs for calls to the Document AI API.
- Cloud Storage: You incur costs for object storage in Cloud Storage.
Per generare una stima dei costi in base all'utilizzo previsto,
utilizza il Calcolatore prezzi.
Per ulteriori informazioni, consulta le seguenti pagine dei prezzi:
Prima di iniziare
-
In the Google Cloud console, on the project selector page, select or create a Google Cloud project.
-
Make sure that billing is enabled for your Google Cloud project.
-
Enable the BigQuery, BigQuery Connection, Vertex AI, Document AI, and Cloud Storage APIs.
Ruoli obbligatori
Per creare bucket e oggetti Cloud Storage, devi disporre del ruolo
roles/storage.storageAdmin
.Per creare un processore Document AI, devi disporre del ruolo
roles/documentai.editor
.Per creare una connessione, devi disporre del ruolo
roles/bigquery.connectionAdmin
.Per concedere le autorizzazioni all'account di servizio della connessione, devi avere il ruolo
roles/resourcemanager.projectIamAdmin
.Le autorizzazioni IAM necessarie in questo tutorial per le altre operazioni di BigQuery sono incluse nei seguenti due ruoli:
- BigQuery Data Editor (
roles/bigquery.dataEditor
) per creare modelli, tabelle e indici. - Utente BigQuery (
roles/bigquery.user
) per eseguire job BigQuery.
- BigQuery Data Editor (
Crea un set di dati
Crea un set di dati BigQuery per archiviare il tuo modello ML:
Nella console Google Cloud, vai alla pagina BigQuery.
Nel riquadro Explorer, fai clic sul nome del progetto.
Fai clic su
Visualizza azioni > Crea set di dati.Nella pagina Crea set di dati:
In ID set di dati, inserisci
bqml_tutorial
.Per Tipo di località, seleziona Più regioni e poi Stati Uniti (più regioni negli Stati Uniti).
I set di dati pubblici sono archiviati nella
US
multiregione. Per semplicità, archivia il set di dati nella stessa posizione.Lascia invariate le restanti impostazioni predefinite e fai clic su Crea set di dati.
Crea una connessione
Crea una connessione risorsa Cloud e recupera l'account di servizio della connessione. Crea la connessione nella stessa posizione.
Seleziona una delle seguenti opzioni:
Console
Vai alla pagina BigQuery.
Per creare una connessione, fai clic su
Aggiungi e poi su Connessioni a origini dati esterne.Nell'elenco Tipo di connessione, seleziona Modelli remoti di Vertex AI, funzioni remote e BigLake (risorsa Cloud).
Nel campo ID connessione, inserisci un nome per la connessione.
Fai clic su Crea connessione.
Fai clic su Vai alla connessione.
Nel riquadro Informazioni sulla connessione, copia l'ID account di servizio da utilizzare in un passaggio successivo.
bq
In un ambiente a riga di comando, crea una connessione:
bq mk --connection --location=REGION --project_id=PROJECT_ID \ --connection_type=CLOUD_RESOURCE CONNECTION_ID
Il parametro
--project_id
sostituisce il progetto predefinito.Sostituisci quanto segue:
REGION
: la regione di connessionePROJECT_ID
: il tuo ID progetto Google CloudCONNECTION_ID
: un ID per la connessione
Quando crei una risorsa di connessione, BigQuery crea un account di servizio di sistema unico e lo associa alla connessione.
Risoluzione dei problemi: se ricevi il seguente errore di connessione, aggiorna Google Cloud SDK:
Flags parsing error: flag --connection_type=CLOUD_RESOURCE: value should be one of...
Recupera e copia l'ID account di servizio per utilizzarlo in un passaggio successivo:
bq show --connection PROJECT_ID.REGION.CONNECTION_ID
L'output è simile al seguente:
name properties 1234.REGION.CONNECTION_ID {"serviceAccountId": "connection-1234-9u56h9@gcp-sa-bigquery-condel.iam.gserviceaccount.com"}
Terraform
Utilizza la risorsa google_bigquery_connection
.
Per autenticarti in BigQuery, configura le credenziali predefinite dell'applicazione. Per saperne di più, consulta Configurare l'autenticazione per le librerie client.
L'esempio seguente crea una connessione risorsa Cloud denominata
my_cloud_resource_connection
nella regione US
:
Per applicare la configurazione Terraform in un progetto Google Cloud, completa i passaggi nelle seguenti sezioni.
Prepara Cloud Shell
- Avvia Cloud Shell.
-
Imposta il progetto Google Cloud predefinito in cui vuoi applicare le configurazioni Terraform.
Devi eseguire questo comando una sola volta per progetto e puoi farlo in qualsiasi directory.
export GOOGLE_CLOUD_PROJECT=PROJECT_ID
Le variabili di ambiente vengono sostituite se imposti valori espliciti nel file di configurazione Terraform.
Prepara la directory
Ogni file di configurazione di Terraform deve avere una propria directory (chiamata anche modulo principale).
-
In Cloud Shell, crea una directory e un nuovo
file al suo interno. Il nome file deve avere l'estensione
.tf
, ad esempiomain.tf
. In questo tutorial, il file è denominatomain.tf
.mkdir DIRECTORY && cd DIRECTORY && touch main.tf
-
Se stai seguendo un tutorial, puoi copiare il codice campione in ogni sezione o passaggio.
Copia il codice campione nel
main.tf
appena creato.Se vuoi, copia il codice da GitHub. Questa opzione è consigliata quando lo snippet Terraform fa parte di una soluzione end-to-end.
- Esamina e modifica i parametri di esempio da applicare al tuo ambiente.
- Salva le modifiche.
-
Inizializza Terraform. Devi eseguire questa operazione una sola volta per directory.
terraform init
Se vuoi, per utilizzare la versione più recente del provider Google, includi l'opzione
-upgrade
:terraform init -upgrade
Applica le modifiche
-
Rivedi la configurazione e verifica che le risorse che Terraform sta per creare o
aggiornare corrispondano alle tue aspettative:
terraform plan
Apporta le correzioni necessarie alla configurazione.
-
Applica la configurazione di Terraform eseguendo il seguente comando e inserendo
yes
al prompt:terraform apply
Attendi che Terraform mostri il messaggio "Applicazione completata".
- Apri il tuo progetto Google Cloud per visualizzare i risultati. Nella console Google Cloud, vai alle risorse nell'interfaccia utente per assicurarti che Terraform le abbia create o aggiornate.
Concedi l'accesso all'account di servizio
Seleziona una delle seguenti opzioni:
Console
Vai alla pagina IAM e amministrazione.
Fai clic su
Concedi l'accesso.Viene visualizzata la finestra di dialogo Aggiungi entità.
Nel campo Nuove entità, inserisci l'ID account di servizio che hai copiato in precedenza.
Nel campo Seleziona un ruolo, seleziona Document AI e poi Visualizzatore Document AI.
Fai clic su Aggiungi un altro ruolo.
Nel campo Seleziona un ruolo, seleziona Cloud Storage e poi Visualizzatore oggetti Storage.
Fai clic su Aggiungi un altro ruolo.
Nel campo Seleziona un ruolo, seleziona Vertex AI e poi Utente Vertex AI.
Fai clic su Salva.
gcloud
Utilizza il
comando gcloud projects add-iam-policy-binding
:
gcloud projects add-iam-policy-binding 'PROJECT_NUMBER' --member='serviceAccount:MEMBER' --role='roles/documentai.viewer' --condition=None gcloud projects add-iam-policy-binding 'PROJECT_NUMBER' --member='serviceAccount:MEMBER' --role='roles/storage.objectViewer' --condition=None gcloud projects add-iam-policy-binding 'PROJECT_NUMBER' --member='serviceAccount:MEMBER' --role='roles/aiplatform.user' --condition=None
Sostituisci quanto segue:
PROJECT_NUMBER
: il numero del progetto.MEMBER
: l'ID account di servizio che hai copiato in precedenza.
Carica il PDF di esempio su Cloud Storage
Per caricare il PDF di esempio su Cloud Storage:
- Scarica il PDF di esempio
scf23.pdf
all'indirizzo https://www.federalreserve.gov/publications/files/scf23.pdf e fai clic su Scarica . - Crea un bucket Cloud Storage.
- Carica il file
scf23.pdf
nel bucket.
Crea una tabella di oggetti
Crea una tabella di oggetti sul file PDF in Cloud Storage:
Nella console Google Cloud, vai alla pagina BigQuery.
Nell'editor di query, esegui la seguente istruzione:
CREATE OR REPLACE EXTERNAL TABLE `bqml_tutorial.pdf` WITH CONNECTION `LOCATION.CONNECTION_ID` OPTIONS( object_metadata = 'SIMPLE', uris = ['gs://BUCKET/scf23.pdf']);
Sostituisci quanto segue:
LOCATION
: la posizione della connessione.CONNECTION_ID
: l'ID della connessione BigQuery.Quando visualizzi i dettagli della connessione nella console Google Cloud,
CONNECTION_ID
è il valore nell'ultima sezione dell'ID connessione visualizzato in ID connessione, ad esempioprojects/myproject/locations/connection_location/connections/myconnection
.BUCKET
: il bucket Cloud Storage contenente il filescf23.pdf
. Il valore completo dell'opzioneuri
dovrebbe essere simile a['gs://mybucket/scf23.pdf']
.
Creare un processore di documenti
Crea un processore di documenti basato sul processatore dell'analizzatore sintattico del layout nella multi-regione us
.
Crea il modello remoto per il processore di documenti
Crea un modello remoto per accedere al processore Document AI:
Nella console Google Cloud, vai alla pagina BigQuery.
Nell'editor di query, esegui la seguente istruzione:
CREATE OR REPLACE MODEL `bqml_tutorial.parser_model` REMOTE WITH CONNECTION `LOCATION.CONNECTION_ID` OPTIONS(remote_service_type = 'CLOUD_AI_DOCUMENT_V1', document_processor = 'PROCESSOR_ID');
Sostituisci quanto segue:
LOCATION
: la posizione della connessione.CONNECTION_ID
: l'ID della connessione BigQuery.Quando visualizzi i dettagli della connessione nella console Google Cloud,
CONNECTION_ID
è il valore nell'ultima sezione dell'ID connessione visualizzato in ID connessione, ad esempioprojects/myproject/locations/connection_location/connections/myconnection
.PROCESSOR_ID
: l'ID del processore di documenti. Per trovare questo valore, visualizza i dettagli del processore e poi controlla la riga ID nella sezione Informazioni di base.
Analizza il file PDF in blocchi
Utilizza il processore di documenti con la funzione ML.PROCESS_DOCUMENT
per analizzare il
file PDF in blocchi e poi scrivere i contenuti in una tabella. La funzione
ML.PROCESS_DOCUMENT
restituisce i chunk PDF in formato JSON.
Nella console Google Cloud, vai alla pagina BigQuery.
Nell'editor di query, esegui la seguente istruzione:
CREATE or REPLACE TABLE
bqml_tutorial.chunked_pdf
AS ( SELECT * FROM ML.PROCESS_DOCUMENT( MODELbqml_tutorial.parser_model
, TABLEbqml_tutorial.pdf
, PROCESS_OPTIONS => (JSON '{"layout_config": {"chunking_config": {"chunk_size": 250}}}') ) );
Analizza i dati dei chunk PDF in colonne separate
Estrai i contenuti e le informazioni sui metadati del PDF dai dati JSON restituiti dalla funzione ML.PROCESS_DOCUMENT
, quindi scrivi questi contenuti in una tabella:
Nella console Google Cloud, vai alla pagina BigQuery.
Nell'editor di query, esegui la seguente istruzione per analizzare i contenuti del PDF:
CREATE OR REPLACE TABLE
bqml_tutorial.parsed_pdf
AS ( SELECT uri, JSON_EXTRACT_SCALAR(json , '$.chunkId') AS id, JSON_EXTRACT_SCALAR(json , '$.content') AS content, JSON_EXTRACT_SCALAR(json , '$.pageFooters[0].text') AS page_footers_text, JSON_EXTRACT_SCALAR(json , '$.pageSpan.pageStart') AS page_span_start, JSON_EXTRACT_SCALAR(json , '$.pageSpan.pageEnd') AS page_span_end FROMbqml_tutorial.chunked_pdf
, UNNEST(JSON_EXTRACT_ARRAY(ml_process_document_result.chunkedDocument.chunks, '$')) json );Nell'editor di query, esegui la seguente istruzione per visualizzare un sottoinsieme dei contenuti del PDF analizzati:
SELECT * FROM `bqml_tutorial.parsed_pdf` ORDER BY id LIMIT 5;
L'output è simile al seguente:
+-----------------------------------+------+------------------------------------------------------------------------------------------------------+-------------------+-----------------+---------------+ | uri | id | content | page_footers_text | page_span_start | page_span_end | +-----------------------------------+------+------------------------------------------------------------------------------------------------------+-------------------+-----------------+---------------+ | gs://mybucket/scf23.pdf | c1 | •BOARD OF OF FEDERAL GOVERN NOR RESERVE SYSTEM RESEARCH & ANALYSIS | NULL | 1 | 1 | | gs://mybucket/scf23.pdf | c10 | • In 2022, 20 percent of all families, 14 percent of families in the bottom half of the usual ... | NULL | 8 | 9 | | gs://mybucket/scf23.pdf | c100 | The SCF asks multiple questions intended to capture whether families are credit constrained, ... | NULL | 48 | 48 | | gs://mybucket/scf23.pdf | c101 | Bankruptcy behavior over the past five years is based on a series of retrospective questions ... | NULL | 48 | 48 | | gs://mybucket/scf23.pdf | c102 | # Percentiles of the Distributions of Income and Net Worth | NULL | 48 | 49 | +-----------------------------------+------+------------------------------------------------------------------------------------------------------+-------------------+-----------------+---------------+
Crea il modello remoto per la generazione di embedding
Crea un modello remoto che rappresenti un modello di generazione di embedding di testo Vertex AI ospitato:
Nella console Google Cloud, vai alla pagina BigQuery.
Nell'editor di query, esegui la seguente istruzione:
CREATE OR REPLACE MODEL `bqml_tutorial.embedding_model` REMOTE WITH CONNECTION `LOCATION.CONNECTION_ID` OPTIONS (ENDPOINT = 'text-embedding-004');
Sostituisci quanto segue:
LOCATION
: la posizione della connessione.CONNECTION_ID
: l'ID della connessione BigQuery.Quando visualizzi i dettagli della connessione nella console Google Cloud,
CONNECTION_ID
è il valore nell'ultima sezione dell'ID connessione visualizzato in ID connessione, ad esempioprojects/myproject/locations/connection_location/connections/myconnection
.
Genera embedding
Genera embedding per i contenuti PDF analizzati e poi scrivili in una tabella:
Nella console Google Cloud, vai alla pagina BigQuery.
Nell'editor di query, esegui la seguente istruzione:
CREATE OR REPLACE TABLE `bqml_tutorial.embeddings` AS SELECT * FROM ML.GENERATE_EMBEDDING( MODEL `bqml_tutorial.embedding_model`, TABLE `bqml_tutorial.parsed_pdf` );
Eseguire una ricerca vettoriale
Esegui una ricerca vettoriale sui contenuti PDF analizzati.
La seguente query prende l'input di testo, crea un embedding per quell'input
utilizzando la funzione ML.GENERATE_EMBEDDING
e poi utilizza la funzione VECTOR_SEARCH
per associare l'embedding di input agli embedding dei contenuti PDF più simili. I risultati sono i dieci chunk PDF più semanticamente simili all'input.
Vai alla pagina BigQuery.
Nell'editor di query, esegui il seguente istruzione SQL:
SELECT query.query, base.id AS pdf_chunk_id, base.content, distance FROM VECTOR_SEARCH( TABLE `bqml_tutorial.embeddings`, 'ml_generate_embedding_result', ( SELECT ml_generate_embedding_result, content AS query FROM ML.GENERATE_EMBEDDING( MODEL `bqml_tutorial.embedding_model`, ( SELECT 'Did the typical family net worth increase? If so, by how much?' AS content) ) ), top_k => 10, OPTIONS => '{"fraction_lists_to_search": 0.01}') ORDER BY distance DESC;
L'output è simile al seguente:
+-------------------------------------------------+--------------+------------------------------------------------------------------------------------------------------+---------------------+ | query | pdf_chunk_id | content | distance | +-------------------------------------------------+--------------+------------------------------------------------------------------------------------------------------+---------------------+ | Did the typical family net worth increase? ,... | c9 | ## Assets | 0.31113668174119469 | | | | | | | | | The homeownership rate increased slightly between 2019 and 2022, to 66.1 percent. For ... | | +-------------------------------------------------+--------------+------------------------------------------------------------------------------------------------------+---------------------+ | Did the typical family net worth increase? ,... | c50 | # Box 3. Net Housing Wealth and Housing Affordability | 0.30973592073929113 | | | | | | | | | For families that own their primary residence ... | | +-------------------------------------------------+--------------+------------------------------------------------------------------------------------------------------+---------------------+ | Did the typical family net worth increase? ,... | c50 | 3 In the 2019 SCF, a small portion of the data collection overlapped with early months of | 0.29270064592817646 | | | | the COVID- ... | | +-------------------------------------------------+--------------+------------------------------------------------------------------------------------------------------+---------------------+
Crea il modello remoto per la generazione di testo
Crea un modello remoto che rappresenti un modello di generazione di testo Vertex AI ospitato:
Nella console Google Cloud, vai alla pagina BigQuery.
Nell'editor di query, esegui la seguente istruzione:
CREATE OR REPLACE MODEL `bqml_tutorial.text_model` REMOTE WITH CONNECTION `LOCATION.CONNECTION_ID` OPTIONS (ENDPOINT = 'gemini-1.5-flash-002');
Sostituisci quanto segue:
LOCATION
: la posizione della connessione.CONNECTION_ID
: l'ID della connessione BigQuery.Quando visualizzi i dettagli della connessione nella console Google Cloud,
CONNECTION_ID
è il valore nell'ultima sezione dell'ID connessione visualizzato in ID connessione, ad esempioprojects/myproject/locations/connection_location/connections/myconnection
.
Generare testo aumentato dai risultati di ricerca vettoriale
Esegui una ricerca vettoriale sugli incorporamenti per identificare contenuti PDF semanticamente simili, quindi utilizza la funzione ML.GENERATE_TEXT
con i risultati della ricerca vettoriale per aumentare l'input del prompt e migliorare i risultati della generazione di testo. In questo caso, la query utilizza le informazioni dei chunk PDF per rispondere a una domanda sulla variazione del patrimonio netto familiare nell'ultimo decennio.
Nella console Google Cloud, vai alla pagina BigQuery.
Nell'editor di query, esegui la seguente istruzione:
SELECT ml_generate_text_llm_result AS generated FROM ML.GENERATE_TEXT( MODEL `bqml_tutorial.text_model`, ( SELECT CONCAT( 'Did the typical family net worth change? How does this compare the SCF survey a decade earlier? Be concise and use the following context:', STRING_AGG(FORMAT("context: %s and reference: %s", base.content, base.uri), ',\n')) AS prompt, FROM VECTOR_SEARCH( TABLE `bqml_tutorial.embeddings`, 'ml_generate_embedding_result', ( SELECT ml_generate_embedding_result, content AS query FROM ML.GENERATE_EMBEDDING( MODEL `bqml_tutorial.embedding_model`, ( SELECT 'Did the typical family net worth change? How does this compare the SCF survey a decade earlier?' AS content ) ) ), top_k => 10, OPTIONS => '{"fraction_lists_to_search": 0.01}') ), STRUCT(512 AS max_output_tokens, TRUE AS flatten_json_output) );
L'output è simile al seguente:
+-------------------------------------------------------------------------------+ | generated | +-------------------------------------------------------------------------------+ | Between the 2019 and 2022 Survey of Consumer Finances (SCF), real median | | family net worth surged 37 percent to $192,900, and real mean net worth | | increased 23 percent to $1,063,700. This represents the largest three-year | | increase in median net worth in the history of the modern SCF, exceeding the | | next largest by more than double. In contrast, between 2010 and 2013, real | | median net worth decreased 2 percent, and real mean net worth remained | | unchanged. | +-------------------------------------------------------------------------------+
Esegui la pulizia
- In the Google Cloud console, go to the Manage resources page.
- In the project list, select the project that you want to delete, and then click Delete.
- In the dialog, type the project ID, and then click Shut down to delete the project.