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Semantische Suche und Retrieval Augmented Generation durchführen

In dieser Anleitung wird beschrieben, wie Sie Texteinbettungen erstellen und verwenden, einschließlich Vektorindexe zur Verbesserung der Suchleistung.

In dieser Anleitung werden die folgenden Aufgaben behandelt:

BigQuery ML-Remote-Modell über ein Vertex AI-Embedding-Modell erstellen
Mit dem Remote-Modell und der Funktion ML.GENERATE_EMBEDDING Einbettungen aus Text in einer BigQuery-Tabelle generieren.
Vektorindex erstellen, um die Einbettungen zu indexieren.
Durch Verwenden der Funktion VECTOR_SEARCH mit den Einbettungen, um nach ähnlichem Text zu suchen
Führen Sie RAG (Retrieval Augmented Generation) durch, indem Sie Text mit der Funktion ML.GENERATE_TEXT generieren und Vektorsuchergebnisse verwenden, um die Prompt-Eingabe zu erweitern und die Ergebnisse zu verbessern.

In dieser Anleitung wird die öffentliche BigQuery-Tabelle patents-public-data.google_patents_research.publications verwendet.

Erforderliche Rollen und Berechtigungen

Zum Erstellen einer Verbindung benötigen Sie die Mitgliedschaft in der folgenden IAM-Rolle (Identity and Access Management):
- roles/bigquery.connectionAdmin
Zum Erteilen von Berechtigungen für das Dienstkonto der Verbindung benötigen Sie die folgende Berechtigung:
- resourcemanager.projects.setIamPolicy
Die in dieser Anleitung erforderlichen IAM-Berechtigungen für die verbleibenden BigQuery-Vorgänge sind in den folgenden beiden Rollen enthalten:
- BigQuery-Dateneditor (roles/bigquery.dataEditor), um Modelle, Tabellen und Indexe zu erstellen.
- BigQuery-Nutzer (roles/bigquery.user), um BigQuery-Jobs auszuführen.

Kosten

In diesem Dokument verwenden Sie die folgenden kostenpflichtigen Komponenten von Google Cloud:

BigQuery ML: You incur costs for the data that you process in BigQuery.
Vertex AI: You incur costs for calls to the Vertex AI service that's represented by the remote model.

Mit dem Preisrechner können Sie eine Kostenschätzung für Ihre voraussichtliche Nutzung vornehmen. Neuen Google Cloud-Nutzern steht möglicherweise eine kostenlose Testversion zur Verfügung.

Weitere Informationen zu den Preisen von BigQuery finden Sie unter BigQuery: Preise in der BigQuery-Dokumentation.

Weitere Informationen zu den Preisen für Vertex AI finden Sie auf der Seite Vertex AI: Preise.

Hinweise

In the Google Cloud console, on the project selector page, select or create a Google Cloud project.

Note: If you don't plan to keep the resources that you create in this procedure, create a project instead of selecting an existing project. After you finish these steps, you can delete the project, removing all resources associated with the project.

Go to project selector
Make sure that billing is enabled for your Google Cloud project.
Enable the BigQuery, BigQuery Connection, and Vertex AI APIs.
Enable the APIs

Dataset erstellen

Erstellen Sie ein BigQuery-Dataset, um Ihr ML-Modell zu speichern:

Rufen Sie in der Google Cloud Console die Seite „BigQuery“ auf.

Zur Seite „BigQuery“
Klicken Sie im Bereich Explorer auf den Namen Ihres Projekts.
Klicken Sie auf Aktionen ansehen > Dataset erstellen.
Führen Sie auf der Seite Dataset erstellen die folgenden Schritte aus:
- Geben Sie unter Dataset-ID bqml_tutorial ein.
- Wählen Sie als Standorttyp die Option Mehrere Regionen und dann USA (mehrere Regionen in den USA) aus.
  
  Die öffentlichen Datasets sind am multiregionalen Standort US gespeichert. Der Einfachheit halber sollten Sie Ihr Dataset am selben Standort speichern.
- Übernehmen Sie die verbleibenden Standardeinstellungen unverändert und klicken Sie auf Dataset erstellen.

Verbindung herstellen

Erstellen Sie eine Cloud-Ressourcenverbindung und rufen Sie das Dienstkonto der Verbindung ab. Erstellen Sie die Verbindung in demselben Standort wie dem des von Ihnen im vorherigen Schritt erstellten Datasets.

Wählen Sie eine der folgenden Optionen aus:

Console

Rufen Sie die Seite BigQuery auf.

BigQuery aufrufen
Klicken Sie auf Hinzufügen und dann auf Verbindungen zu externen Datenquellen, um eine Verbindung zu erstellen.
Wählen Sie in der Liste Verbindungstyp die Option Vertex AI-Remote-Modelle, Remote-Funktionen und BigLake (Cloud Resource) aus.
Geben Sie im Feld Verbindungs-ID einen Namen für die Verbindung ein.
Klicken Sie auf Verbindung erstellen.
Klicken Sie auf Zur Verbindung.
Kopieren Sie im Bereich Verbindungsinformationen die Dienstkonto-ID zur Verwendung in einem späteren Schritt.

bq

Erstellen Sie in einer Befehlszeilenumgebung eine Verbindung:
```
bq mk --connection --location=REGION --project_id=PROJECT_ID \
    --connection_type=CLOUD_RESOURCE CONNECTION_ID
```
Der Parameter --project_id überschreibt das Standardprojekt.

Ersetzen Sie dabei Folgendes:
- REGION: Ihre Verbindungsregion
- PROJECT_ID: Ihre Google Cloud-Projekt-ID
- CONNECTION_ID: eine ID für Ihre Verbindung
Wenn Sie eine Verbindungsressource herstellen, erstellt BigQuery ein eindeutiges Systemdienstkonto und ordnet es der Verbindung zu.

Fehlerbehebung:Wird der folgende Verbindungsfehler angezeigt, aktualisieren Sie das Google Cloud SDK:
```
Flags parsing error: flag --connection_type=CLOUD_RESOURCE: value should be one of...
```

Rufen Sie die Dienstkonto-ID ab und kopieren Sie sie zur Verwendung in einem späteren Schritt:

bq show --connection PROJECT_ID.REGION.CONNECTION_ID

Die Ausgabe sieht in etwa so aus:

name                          properties
1234.REGION.CONNECTION_ID     {"serviceAccountId": "connection-1234-9u56h9@gcp-sa-bigquery-condel.iam.gserviceaccount.com"}

Terraform

Verwenden Sie die Ressource google_bigquery_connection:

Richten Sie zur Authentifizierung bei BigQuery die Standardanmeldedaten für Anwendungen ein. Weitere Informationen finden Sie unter Authentifizierung für Clientbibliotheken einrichten.

Im folgenden Beispiel wird eine Cloud-Ressourcenverbindung mit dem Namen my_cloud_resource_connection in der Region US erstellt:


# This queries the provider for project information.
data "google_project" "default" {}

# This creates a cloud resource connection in the US region named my_cloud_resource_connection.
# Note: The cloud resource nested object has only one output field - serviceAccountId.
resource "google_bigquery_connection" "default" {
  connection_id = "my_cloud_resource_connection"
  project       = data.google_project.default.project_id
  location      = "US"
  cloud_resource {}
}

Führen Sie die Schritte in den folgenden Abschnitten aus, um Ihre Terraform-Konfiguration auf ein Google Cloud-Projekt anzuwenden.

Cloud Shell vorbereiten

Rufen Sie Cloud Shell auf.
Legen Sie das Google Cloud-Standardprojekt fest, auf das Sie Ihre Terraform-Konfigurationen anwenden möchten.

Sie müssen diesen Befehl nur einmal pro Projekt und in jedem beliebigen Verzeichnis ausführen.
```
export GOOGLE_CLOUD_PROJECT=PROJECT_ID
```
Umgebungsvariablen werden überschrieben, wenn Sie in der Terraform-Konfigurationsdatei explizite Werte festlegen.

Verzeichnis vorbereiten

Jede Terraform-Konfigurationsdatei muss ein eigenes Verzeichnis haben (auch als Stammmodul bezeichnet).

Erstellen Sie in Cloud Shell ein Verzeichnis und eine neue Datei in diesem Verzeichnis. Der Dateiname muss die Erweiterung .tf haben, z. B. main.tf. In dieser Anleitung wird die Datei als main.tf bezeichnet.
```
mkdir DIRECTORY && cd DIRECTORY && touch main.tf
```
Wenn Sie einer Anleitung folgen, können Sie den Beispielcode in jedem Abschnitt oder Schritt kopieren.

Kopieren Sie den Beispielcode in das neu erstellte main.tf.

Kopieren Sie optional den Code aus GitHub. Dies wird empfohlen, wenn das Terraform-Snippet Teil einer End-to-End-Lösung ist.
Prüfen und ändern Sie die Beispielparameter, die auf Ihre Umgebung angewendet werden sollen.
Speichern Sie die Änderungen.
Initialisieren Sie Terraform. Dies ist nur einmal für jedes Verzeichnis erforderlich.
```
terraform init
```
Fügen Sie optional die Option -upgrade ein, um die neueste Google-Anbieterversion zu verwenden:
```
terraform init -upgrade
```

Änderungen anwenden

Prüfen Sie die Konfiguration und prüfen Sie, ob die Ressourcen, die Terraform erstellen oder aktualisieren wird, Ihren Erwartungen entsprechen:
```
terraform plan
```
Korrigieren Sie die Konfiguration nach Bedarf.
Wenden Sie die Terraform-Konfiguration an. Führen Sie dazu den folgenden Befehl aus und geben Sie yes an der Eingabeaufforderung ein:
```
terraform apply
```
Warten Sie, bis Terraform die Meldung „Apply complete“ anzeigt.
Öffnen Sie Ihr Google Cloud-Projekt, um die Ergebnisse aufzurufen. Rufen Sie in der Google Cloud Console Ihre Ressourcen in der Benutzeroberfläche auf, um sicherzustellen, dass Terraform sie erstellt oder aktualisiert hat.

Dienstkonto Zugriff gewähren

Weisen Sie dem Dienstkonto der Verbindung die Rolle „Vertex AI-Nutzer“ zu. Sie müssen diese Rolle in dem Projekt gewähren, das Sie im Abschnitt Vorbereitung erstellt oder ausgewählt haben. Die Zuweisung der Rolle in einem anderen Projekt führt zu dem Fehler bqcx-1234567890-xxxx@gcp-sa-bigquery-condel.iam.gserviceaccount.com does not have the permission to access resource.

So weisen Sie die Rolle zu:

Zur Seite IAM & Verwaltung.

IAM & Verwaltung aufrufen
Klicken Sie auf Zugriff gewähren.
Geben Sie im Feld Neue Hauptkonten die Dienstkonto-ID ein, die Sie zuvor kopiert haben.
Wählen Sie im Feld Rolle auswählen die Option Vertex AI und dann Vertex AI-Nutzerrolle aus.
Klicken Sie auf Speichern.

Remote-Modell für die Generierung von Texteinbettungen erstellen

Erstellen Sie ein Remote-Modell, das ein gehostetes Vertex AI-Modell zur Generierung von Texteinbettungen darstellt:

Öffnen Sie in der Google Cloud Console die Seite BigQuery.

BigQuery aufrufen
Führen Sie im Abfrageeditor folgende Abfrage aus:
```
CREATE OR REPLACE MODEL `bqml_tutorial.embedding_model`
  REMOTE WITH CONNECTION `LOCATION.CONNECTION_ID`
  OPTIONS (ENDPOINT = 'text-embedding-004');
```
Ersetzen Sie Folgendes:
- LOCATION: Standort der Verbindung
- CONNECTION_ID: ID Ihrer BigQuery-Verbindung
  Wenn Sie sich Verbindungsdetails in der Google Cloud Console ansehen, ist die Verbindungs-ID der Wert CONNECTION_ID im letzten Abschnitt der voll qualifizierten Verbindungs-ID, der unter Verbindungs-ID angezeigt wird, z. B. projects/myproject/locations/connection_location/connections/myconnection
Die Abfrage dauert mehrere Sekunden. Anschließend wird das Modell embedding_model im bqml_tutorial-Dataset des Bereichs Explorer angezeigt. Da die Abfrage eine CREATE MODEL-Anweisung zum Erstellen eines Modells verwendet, gibt es keine Abfrageergebnisse.

Texteinbettungen generieren

Generieren Sie mit der Funktion ML.GENERATE_EMBEDDING Texteinbettungen aus Patentabstrakten und schreiben Sie sie dann in eine BigQuery-Tabelle, damit sie durchsucht werden können.

Öffnen Sie in der Google Cloud Console die Seite BigQuery.

BigQuery aufrufen

Führen Sie im Abfrageeditor folgende Abfrage aus:

CREATE OR REPLACE TABLE `bqml_tutorial.embeddings` AS
SELECT * FROM ML.GENERATE_EMBEDDING(
  MODEL `bqml_tutorial.embedding_model`,
  (
    SELECT *, abstract AS content
    FROM `patents-public-data.google_patents_research.publications`
    WHERE LENGTH(abstract) > 0 AND LENGTH(title) > 0 AND country = 'Singapore'
  )
)
WHERE LENGTH(ml_generate_embedding_status) = 0;

Die Generierung von Einbettungen mit der Funktion ML.GENERATE_EMBEDDING kann aufgrund von Kontingenten für Vertex AI LLM oder der Nichtverfügbarkeit von Diensten fehlschlagen. Fehlerdetails werden in der Spalte ml_generate_embedding_status zurückgegeben. Eine leere Spalte ml_generate_embedding_status zeigt die erfolgreiche Generierung der Einbettung an.

Informationen zu alternativen Methoden zur Generierung von Text-Embeddings in BigQuery finden Sie im Leitfaden zum Einbetten von Text mit vortrainierten TensorFlow-Modellen.

Vektorindex erstellen

Verwenden Sie zum Erstellen eines Vektorindex die Datendefinitionssprachen-Anweisung (DDL) CREATE VECTOR INDEX:

Rufen Sie die Seite BigQuery auf.

BigQuery aufrufen

Führen Sie im Abfrageeditor folgende SQL-Anweisung aus:

CREATE OR REPLACE VECTOR INDEX my_index
ON `bqml_tutorial.embeddings`(ml_generate_embedding_result)
OPTIONS(index_type = 'IVF',
  distance_type = 'COSINE',
  ivf_options = '{"num_lists":500}')

Erstellen des Vektorindex prüfen

Der Vektorindex wird asynchron ausgefüllt. Sie können prüfen, ob der Index für die Verwendung bereit ist, indem Sie die INFORMATION_SCHEMA.VECTOR_INDEXES-Ansicht abfragen und prüfen, ob coverage_percentage Spaltenwert größer als 0 und last_refresh_time Spaltenwert ist nicht NULL “

Rufen Sie die Seite BigQuery auf.

BigQuery aufrufen

Führen Sie im Abfrageeditor folgende SQL-Anweisung aus:

SELECT table_name, index_name, index_status,
coverage_percentage, last_refresh_time, disable_reason
FROM `PROJECT_ID.bqml_tutorial.INFORMATION_SCHEMA.VECTOR_INDEXES`

Ersetzen Sie PROJECT_ID durch Ihre Projekt-ID.

Mit dem Vektorindex eine Suche nach Textähnlichkeiten durchführen

Mit der Funktion VECTOR_SEARCH können Sie nach den fünf wichtigsten Patenten suchen, die mit Einbettungen übereinstimmen, die aus einer Textabfrage generiert wurden. Das Modell, mit dem Sie die Einbettungen in dieser Abfrage erstellen, muss mit dem Modell übereinstimmen, das Sie zum Erzeugen der Einbettungen in der Tabelle verwenden, mit der Sie vergleichen. Andernfalls erhalten Sie ungenaue Suchergebnisse.

Rufen Sie die Seite BigQuery auf.

BigQuery aufrufen

Führen Sie im Abfrageeditor folgende SQL-Anweisung aus:

SELECT query.query, base.publication_number, base.title, base.abstract
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 'improving password security' AS content))
  ),
  top_k => 5, options => '{"fraction_lists_to_search": 0.01}')

Die Ausgabe sieht in etwa so aus:

+-----------------------------+--------------------+-------------------------------------------------+-------------------------------------------------+
|            query            | publication_number |                       title                     |                      abstract                   |
+-----------------------------+--------------------+-------------------------------------------------+-------------------------------------------------+
| improving password security | SG-120868-A1       | Data storage device security method and a...    | Methods for improving security in data stora... |
| improving password security | SG-10201610585W-A  | Passsword management system and process...      | PASSSWORD MANAGEMENT SYSTEM AND PROCESS ...     |
| improving password security | SG-148888-A1       | Improved system and method for...               | IMPROVED SYSTEM AND METHOD FOR RANDOM...        |
| improving password security | SG-194267-A1       | Method and system for protecting a password...  | A system for providing security for a...        |
| improving password security | SG-120868-A1       | Data storage device security...                 | Methods for improving security in data...       |
+-----------------------------+--------------------+-------------------------------------------------+-------------------------------------------------+

Remote-Modell für die Textgenerierung erstellen

Erstellen Sie ein Remote-Modell, das ein gehostetes Vertex AI-Textgenerierungsmodell darstellt:

Öffnen Sie in der Google Cloud Console die Seite BigQuery.

BigQuery aufrufen
Führen Sie im Abfrageeditor folgende Abfrage aus:
```
CREATE OR REPLACE MODEL `bqml_tutorial.text_model`
  REMOTE WITH CONNECTION `LOCATION.CONNECTION_ID`
  OPTIONS (ENDPOINT = 'gemini-1.5-flash-002');
```
Ersetzen Sie Folgendes:
- LOCATION: Standort der Verbindung
- CONNECTION_ID: ID Ihrer BigQuery-Verbindung
  Wenn Sie sich Verbindungsdetails in der Google Cloud Console ansehen, ist die Verbindungs-ID der Wert CONNECTION_ID im letzten Abschnitt der voll qualifizierten Verbindungs-ID, der unter Verbindungs-ID angezeigt wird, z. B. projects/myproject/locations/connection_location/connections/myconnection
Die Abfrage dauert mehrere Sekunden. Anschließend wird das Modell text_model im bqml_tutorial-Dataset des Bereichs Explorer angezeigt. Da die Abfrage eine CREATE MODEL-Anweisung zum Erstellen eines Modells verwendet, gibt es keine Abfrageergebnisse.

Durch Vektorsuchergebnisse erweiterten Text generieren

Geben Sie die Suchergebnisse als Aufforderungen ein, um Text mit der Funktion ML.GENERATE_TEXT zu generieren.

Öffnen Sie in der Google Cloud Console die Seite BigQuery.

BigQuery aufrufen

Führen Sie im Abfrageeditor folgende Abfrage aus:

SELECT ml_generate_text_llm_result AS generated, prompt
FROM ML.GENERATE_TEXT(
  MODEL `bqml_tutorial.text_model`,
  (
    SELECT CONCAT(
      'Propose some project ideas to improve user password security using the context below: ',
      STRING_AGG(
        FORMAT("patent title: %s, patent abstract: %s", base.title, base.abstract),
        ',\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 'improving password security' AS content)
        )
      ),
    top_k => 5, options => '{"fraction_lists_to_search": 0.01}')
  ),
  STRUCT(600 AS max_output_tokens, TRUE AS flatten_json_output));

Die Ausgabe sieht in etwa so aus:

+------------------------------------------------+------------------------------------------------------------+
|            generated                           | prompt                                                     |
+------------------------------------------------+------------------------------------------------------------+
| These patents suggest several project ideas to | Propose some project ideas to improve user password        |
| improve user password security.  Here are      | security using the context below: patent title: Active     |
| some, categorized by the patent they build     | new password entry dialog with compact visual indication   |
| upon:                                          | of adherence to password policy, patent abstract:          |
|                                                | An active new password entry dialog provides a compact     |
| **I. Projects based on "Active new password    | visual indication of adherence to password policies. A     |
| entry dialog with compact visual indication of | visual indication of progress towards meeting all          |
| adherence to password policy":**               | applicable password policies is included in the display    |
|                                                | and updated as new password characters are being...        |
+------------------------------------------------+------------------------------------------------------------+

Bereinigen

Achtung: Das Löschen von Projekten hat folgende Auswirkungen:

Alle Inhalte des Projekts werden gelöscht. Wenn Sie für die Aufgaben in diesem Dokument ein bereits bestehendes Projekt verwendet haben und dieses löschen, werden auch alle anderen im Rahmen des Projekts erstellten Daten gelöscht.
Benutzerdefinierte Projekt-IDs gehen verloren. Beim Erstellen dieses Projekts haben Sie möglicherweise eine benutzerdefinierte Projekt-ID erstellt, die Sie weiterhin verwenden möchten. Damit die URLs, die die Projekt-ID nutzen, z. B. eine appspot.com-URL, erhalten bleiben, sollten Sie ausgewählte Ressourcen innerhalb des Projekts löschen, statt das gesamte Projekt.

Wenn Sie mehrere Architekturen, Anleitungen und Kurzanleitungen durcharbeiten möchten, können Sie die Überschreitung von Projektkontingenten verhindern, indem Sie Projekte wiederverwenden.

In the Google Cloud console, go to the Manage resources page.
Go to Manage resources
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.

Nächste Schritte

Im Tutorial PDFs in einer Retrieval-Augmented-Generation-Pipeline parsen erfahren Sie, wie Sie eine RAG-Pipeline auf der Grundlage von geparsten PDF-Inhalten erstellen.