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Cerca gli embedding con la ricerca vettoriale

Questo tutorial mostra come cercare gli embedding archiviati nelle tabelle BigQuery utilizzando la funzione VECTOR_SEARCH e, facoltativamente, un indice di vettore.

Autorizzazioni obbligatorie

Per eseguire questo tutorial, devi disporre delle seguenti autorizzazioni IAM (Identity and Access Management):

Per creare un set di dati, devi disporre dell'autorizzazione bigquery.datasets.create.
Per creare una tabella, devi disporre delle seguenti autorizzazioni:
- bigquery.tables.create
- bigquery.tables.updateData
- bigquery.jobs.create
Per creare un indice vettoriale, devi disporre dell'autorizzazione bigquery.tables.createIndex per la tabella in cui stai creando l'indice.
Per eliminare un indice vettoriale, devi disporre dell'autorizzazione bigquery.tables.deleteIndex nella tabella in cui stai eliminando l'indice.

Ciascuno dei seguenti ruoli IAM predefiniti include le autorizzazioni necessarie per lavorare con gli indici di vettori:

BigQuery Data Owner (roles/bigquery.dataOwner)
BigQuery Data Editor (roles/bigquery.dataEditor)

Costi

In questo documento utilizzi i seguenti componenti fatturabili di Google Cloud:

BigQuery: You incur costs for index storage and data processing in BigQuery.

Per generare una stima dei costi in base all'utilizzo previsto, utilizza il Calcolatore prezzi. I nuovi utenti di Google Cloud potrebbero essere idonei per una prova gratuita.

Per ulteriori informazioni, consulta la pagina relativa ai prezzi di BigQuery.

Prima di iniziare

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 API.
Enable the API

Crea un set di dati

Crea un set di dati BigQuery:

Nella console Google Cloud, vai alla pagina BigQuery.

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 vector_search.
- 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.

Creare tabelle di test

Crea la tabella patents contenente gli embedding dei brevetti, in base a un sottoinsieme del set di dati pubblico di Google Patents:

CREATE TABLE vector_search.patents AS
SELECT * FROM `patents-public-data.google_patents_research.publications`
WHERE ARRAY_LENGTH(embedding_v1) > 0
 AND publication_number NOT IN ('KR-20180122872-A')
LIMIT 1000000;

Crea la tabella patents2 contenente un'evidenziazione di brevetti per trovare i vicini più prossimi per:

CREATE TABLE vector_search.patents2 AS
SELECT * FROM `patents-public-data.google_patents_research.publications`
WHERE publication_number = 'KR-20180122872-A';

Creare un indice di vettori

Crea l'indice vettoriale my_index nella colonna embeddings_v1 della tabella patents:

CREATE VECTOR INDEX my_index ON vector_search.patents(embedding_v1)
OPTIONS(distance_type='COSINE', index_type='IVF', ivf_options='{"num_lists": 1000}');

Attendi alcuni minuti per la creazione dell'indice di vettori, quindi esegui la seguente query e verifica che il valore coverage_percentage sia 100:
```
SELECT * FROM vector_search.INFORMATION_SCHEMA.VECTOR_INDEXES;
```

Utilizzare la funzione `VECTOR_SEARCH` con un indice

Dopo aver creato e compilato l'indice vettoriale, utilizza la funzione VECTOR_SEARCH per trovare il vicino più prossimo per l'embedding nella colonna embedding_v1 della tabella patents2. Questa query utilizza l'indice vettoriale nella ricerca, quindi VECTOR_SEARCH utilizza un metodo di vicino più prossimo approssimativo per trovare il vicino più prossimo dell'embedding:

SELECT query.publication_number AS query_publication_number,
  query.title AS query_title,
  base.publication_number AS base_publication_number,
  base.title AS base_title,
  distance
FROM
  VECTOR_SEARCH(
    TABLE vector_search.patents,
    'embedding_v1',
    TABLE vector_search.patents2,
    top_k => 5,
    distance_type => 'COSINE',
    options => '{"fraction_lists_to_search": 0.005}');

I risultati sono simili ai seguenti:

+--------------------------+-------------------------------------------------------------+-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+---------------------+
| query_publication_number |                         query_title                         | base_publication_number |                                                        base_title                                                        |      distance       |
+--------------------------+-------------------------------------------------------------+-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+---------------------+
| KR-20180122872-A         | Rainwater management system based on rainwater keeping unit | CN-106599080-B          | A kind of rapid generation for keeping away big vast transfer figure based on GIS                                        | 0.14471956347590609 |
| KR-20180122872-A         | Rainwater management system based on rainwater keeping unit | CN-114118544-A          | Urban waterlogging detection method and device                                                                           | 0.17472108931171348 |
| KR-20180122872-A         | Rainwater management system based on rainwater keeping unit | KR-20200048143-A        | Method and system for mornitoring dry stream using unmanned aerial vehicle                                               | 0.17561990745619782 |
| KR-20180122872-A         | Rainwater management system based on rainwater keeping unit | KR-101721695-B1         | Urban Climate Impact Assessment method of Reflecting Urban Planning Scenarios and Analysis System using the same         | 0.17696129365559843 |
| KR-20180122872-A         | Rainwater management system based on rainwater keeping unit | CN-109000731-B          | The experimental rig and method that research inlet for stom water chocking-up degree influences water discharged amount | 0.17902723269642917 |
+--------------------------+-------------------------------------------------------------+-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+---------------------+

Utilizzare la funzione `VECTOR_SEARCH` con la forza bruta

Utilizza la funzione VECTOR_SEARCH per trovare il vicino più prossimo per l'inserimento nella colonna embedding_v1 della tabella patents2. Questa query non utilizza l'indice vettoriale nella ricerca, pertanto VECTOR_SEARCH trova il vicino più prossimo esatto dell'embedding:

SELECT query.publication_number AS query_publication_number,
  query.title AS query_title,
  base.publication_number AS base_publication_number,
  base.title AS base_title,
  distance
FROM
  VECTOR_SEARCH(
    TABLE vector_search.patents,
    'embedding_v1',
    TABLE vector_search.patents2,
    top_k => 5,
    distance_type => 'COSINE',
    options => '{"use_brute_force":true}');

I risultati sono simili ai seguenti:

+--------------------------+-------------------------------------------------------------+-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+---------------------+
| query_publication_number |                         query_title                         | base_publication_number |                                                        base_title                                                        |      distance       |
+--------------------------+-------------------------------------------------------------+-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+---------------------+
| KR-20180122872-A         | Rainwater management system based on rainwater keeping unit | CN-106599080-B          | A kind of rapid generation for keeping away big vast transfer figure based on GIS                                        |  0.1447195634759062 |
| KR-20180122872-A         | Rainwater management system based on rainwater keeping unit | CN-114118544-A          | Urban waterlogging detection method and device                                                                           |  0.1747210893117136 |
| KR-20180122872-A         | Rainwater management system based on rainwater keeping unit | KR-20200048143-A        | Method and system for mornitoring dry stream using unmanned aerial vehicle                                               | 0.17561990745619782 |
| KR-20180122872-A         | Rainwater management system based on rainwater keeping unit | KR-101721695-B1         | Urban Climate Impact Assessment method of Reflecting Urban Planning Scenarios and Analysis System using the same         | 0.17696129365559843 |
| KR-20180122872-A         | Rainwater management system based on rainwater keeping unit | CN-109000731-B          | The experimental rig and method that research inlet for stom water chocking-up degree influences water discharged amount | 0.17902723269642928 |
+--------------------------+-------------------------------------------------------------+-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+---------------------+

Valutare il richiamo

Quando esegui una ricerca vettoriale con un indice, vengono restituiti risultati approssimativi, con il compromesso della riduzione del ricordo. Puoi calcolare il richiamo confrontando i risultati restituiti dalla ricerca vettoriale con un indice e dalla ricerca vettoriale con la ricerca bruta. In questo set di dati, il valore publication_number identifica in modo univoco un brevetto, pertanto viene utilizzato per il confronto.

WITH approx_results AS (
  SELECT query.publication_number AS query_publication_number,
    base.publication_number AS base_publication_number
  FROM
    VECTOR_SEARCH(
      TABLE vector_search.patents,
      'embedding_v1',
      TABLE vector_search.patents2,
      top_k => 5,
      distance_type => 'COSINE',
      options => '{"fraction_lists_to_search": 0.005}')
),
  exact_results AS (
  SELECT query.publication_number AS query_publication_number,
    base.publication_number AS base_publication_number
  FROM
    VECTOR_SEARCH(
      TABLE vector_search.patents,
      'embedding_v1',
      TABLE vector_search.patents2,
      top_k => 5,
      distance_type => 'COSINE',
      options => '{"use_brute_force":true}')
)

SELECT
  a.query_publication_number,
  SUM(CASE WHEN a.base_publication_number = e.base_publication_number THEN 1 ELSE 0 END) / 5 AS recall
FROM exact_results e LEFT JOIN approx_results a
  ON e.query_publication_number = a.query_publication_number
GROUP BY a.query_publication_number

Se il recupero è inferiore a quanto vorresti, puoi aumentare il valore fraction_lists_to_search, con il rovescio della medaglia costituito da una latenza e un utilizzo delle risorse potenzialmente superiori. Per ottimizzare la ricerca di vettori, puoi provare più esecuzioni di VECTOR_SEARCH con valori degli argomenti diversi, salvare i risultati in tabelle e poi confrontarli.

Esegui la pulizia

Attenzione: l'eliminazione di un progetto ha i seguenti effetti:

L'intero contenuto del progetto viene eliminato. Se hai utilizzato un progetto esistente per le attività descritte in questo documento, quando lo elimini elimini anche tutto il lavoro svolto nel progetto.
Gli ID progetto personalizzati non sono più disponibili. Quando hai creato questo progetto, potresti aver creato un ID progetto personalizzato che vuoi utilizzare in futuro. Per conservare gli URL che utilizzano l'ID progetto, ad esempio un URL appspot.com, elimina le risorse selezionate all'interno del progetto anziché eliminare l'intero progetto.

Se intendi esplorare più architetture, tutorial o guide rapide, il riuso dei progetti può aiutarti a non superare i limiti di quota.

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