HiRAG

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AI 解读 由 AI 自动生成,仅供参考

HiRAG 是一款专为提升大模型回答准确性而设计的开源检索增强生成(RAG)框架,其核心创新在于引入了“分层知识”机制。传统 RAG 方法在处理复杂问题时,往往难以兼顾宏观背景与微观细节,导致检索内容碎片化或丢失关键逻辑关联。HiRAG 通过构建层级化的知识图谱,将信息划分为全局、局部及连接不同层级的“桥梁”知识,使模型在检索时能像人类一样先把握整体脉络,再精准定位细节,从而显著提升了回答的逻辑连贯性与事实准确度。

该项目已被 EMNLP 2025 Findings 收录,特别适合人工智能研究人员、算法工程师及希望深入优化知识库问答系统的开发者使用。用户不仅可以复现论文中的先进实验,还能灵活接入 DeepSeek、ChatGLM、OpenAI 等多种主流大模型 API。HiRAG 提供了完整的工具链,涵盖从数据索引、分层检索策略配置到自动化评估的全流程,并支持多种变体模式(如仅检索全局或局部知识),方便用户针对不同场景进行对比测试与调优。如果你正在探索如何让 AI 更聪明地利用长文档或复杂领域知识,HiRAG 提供了一个结构清晰且易于扩展的解决方案。

使用场景

某大型医疗科技公司的研发部门正致力于构建一个智能临床决策支持系统,需要让 AI 基于海量的医学指南、药物说明书及最新科研论文回答医生的复杂咨询。

没有 HiRAG 时

  • 知识碎片化严重:传统 RAG 只能检索到孤立的段落,无法理解“高血压”与“特定降压药禁忌症”之间的层级从属关系,导致回答缺乏整体逻辑。
  • 跨文档推理能力弱:当问题涉及多个文档间的隐含联系(如某药物在 A 指南推荐但在 B 研究中存在风险)时,系统往往遗漏关键“桥梁”信息,给出片面甚至矛盾的建议。
  • 长尾问题准确率低:面对需要结合宏观领域知识(全局)和微观病例细节(局部)的复杂提问,模型常因上下文窗口限制或检索噪声而产生幻觉。
  • 维护成本高昂:随着医学文献不断更新,扁平化的知识库难以动态调整知识结构,每次增量更新都需重新向量化大量冗余数据。

使用 HiRAG 后

  • 层级化知识融合:HiRAG 利用分层知识图谱,自动构建“疾病 - 治疗方案 - 具体药物”的层级索引,确保回答既涵盖宏观指南又精准定位微观细节。
  • 增强跨文档推理:通过特有的“桥接(Bridge)”检索机制,HiRAG 能主动发现并连接分散在不同文献中的关键证据链,完整呈现药物风险的来龙去脉。
  • 动态模式切换:针对不同类型的问题,HiRAG 可灵活切换仅检索局部细节、仅检索全局概览或混合模式,显著降低噪声干扰,提升复杂问答的准确率。
  • 高效增量更新:基于图结构的存储方式使得新知识能以节点形式无缝插入现有层级体系,无需全量重构,大幅降低了知识库的运维门槛。

HiRAG 通过引入分层知识架构,彻底解决了传统检索增强生成在处理复杂、多跳推理任务时的逻辑断层问题,让医疗 AI 的回答兼具广度与深度。

运行环境要求

操作系统
  • 未说明
GPU

未说明 (支持调用 DeepSeek, ChatGLM, OpenAI 等第三方 API,若本地运行嵌入模型则取决于具体 embedding_func 的实现)

内存

未说明

依赖
notesREADME 中未列出具体的系统环境要求(如 OS、Python 版本、GPU 型号等)。安装仅需执行 'pip install -e .'。该工具主要设计为通过配置文件 (config.yaml) 调用第三方大模型 API (如 DeepSeek-v3, ChatGLM, OpenAI) 进行生成和检索,因此对本地算力要求较低。若需本地运行嵌入模型 (embedding_func),具体资源需求取决于所选用的嵌入模型,但文中未明确指定默认模型及对应硬件要求。
python未说明
nano-graphrag (隐含依赖)
RAPTOR (参考项目)
HiRAG hero image

快速开始

🤗 HiRAG:基于层次化知识的检索增强生成

模型流程

image-20240129111934589

安装

# 请先克隆本仓库
cd HiRAG
pip install -e .

快速入门

您只需使用以下代码即可通过 HiRAG 执行查询。

graph_func = HiRAG(
    working_dir="./your_work_dir",
    enable_llm_cache=True,
    enable_hierachical_mode=True, 
    embedding_batch_num=6,
    embedding_func_max_async=8, # 根据您的机器配置调整
    enable_naive_rag=True
    )
# 索引构建
with open("path_to_your_context.txt", "r") as f:
    graph_func.insert(f.read())
# 检索与生成
print("执行 hi 搜索:")
print(graph_func.query("您想提出的问题?", param=QueryParam(mode="hi")))

如果您希望将 HiRAG 与 DeepSeek、ChatGLM 或其他第三方检索 API 集成,可在 ./hi_Search_deepseek.py./hi_Search_glm.py./hi_Search_openai.py 中找到示例。API 密钥和 LLM 配置可设置在 ./config.yaml 文件中。

评估

我们以 Mix 数据集中的流程为例。

cd ./HiRAG/eval
  1. 从原始 QA 数据集中提取上下文。
python extract_context.py -i ./datasets/mix -o ./datasets/mix
  1. 将上下文插入图数据库。
python insert_context_deepseek.py

请注意,insert_context_deepseek.py 脚本适用于使用 DeepSeek-v3 API 进行生成的场景,您可以将其替换为 insert_context_openai.pyinsert_context_glm.py

  1. 使用不同版本的 HiRAG 进行测试。
# 存在不同的检索选项
# 如果您想采用 HiRAG 方法,只需运行:
python test_deepseek.py -d mix -m hi
# 如果您想采用朴素 RAG 方法,只需运行:
python test_deepseek.py -d mix -m naive
# 如果您想采用不使用桥接的 HiRAG 方法,只需运行:
python test_deepseek.py -d mix -m hi_nobridge
# 如果您想采用仅检索本地知识的 HiRAG 方法,只需运行:
python test_deepseek.py -d mix -m hi_local
# 如果您想采用仅检索全局知识的 HiRAG 方法,只需运行:
python test_deepseek.py -d mix -m hi_global
# 如果您想采用仅检索桥接知识的 HiRAG 方法,只需运行:
python test_deepseek.py -d mix -m hi_bridge

请注意,数据集 mix 可替换为 Hugging Face 链接 中的任何其他数据集。此外,test_deepseek.py 脚本适用于使用 DeepSeek-v3 API 进行生成的场景,您可以将其替换为 test_openai.pytest_glm.py

  1. 对生成的答案进行评估。

第一步,请求评估。

python batch_eval.py -m request -api openai
python batch_eval.py -m request -api deepseek

第二步,获取结果。

python batch_eval.py -m result -api openai
python batch_eval.py -m result -api deepseek

结果

与朴素 RAG 对比:

将配置 output_file 设置为 f"./datasets/{DATASET}/{DATASET}_eval_hi_naive.jsonl" 后,运行以下命令:

python batch_eval.py -m result -api openai
数据集 维度 朴素RAG % HiRAG %
Mix
全面性 16.6 83.4
赋能性 11.6 88.4
多样性 12.7 87.3
整体 12.4 87.6
CS
全面性 30.0 70.0
赋能性 29.0 71.0
多样性 14.5 85.5
整体 26.5 73.5
法律
全面性 32.5 67.5
赋能性 25.0 75.0
多样性 22.0 78.0
整体 22.5 74.5
农业
全面性 34.0 66.0
赋能性 31.0 69.0
多样性 21.0 79.0
整体 28.5 71.5

与 GraphRAG 对比:

将配置 output_file 设置为 f"./datasets/{DATASET}/{DATASET}_eval_hi_graphrag.jsonl" 后,运行以下命令:

python batch_eval.py -m result -api openai
数据集 维度 GraphRAG % HiRAG %
Mix
全面性 42.1 57.9
赋能性 35.1 64.9
多样性 40.5 59.5
整体 35.9 64.1
CS
全面性 40.5 59.5
赋能性 38.5 61.5
多样性 30.5 69.5
整体 36.0 64.0
法律
全面性 48.5 51.5
赋能性 43.5 56.5
多样性 47.0 53.0
整体 45.5 54.5
农业
全面性 49.0 51.0
赋能性 48.5 51.5
多样性 45.5 54.5
整体 46.0 54.0

与 LightRAG 对比:

将配置 output_file 设置为 f"./datasets/{DATASET}/{DATASET}_eval_hi_lightrag.jsonl",然后运行以下命令:

python batch_eval.py -m result -api openai
数据集 维度 LightRAG % HiRAG %
Mix
全面性 36.8 63.2
赋能性 34.9 65.1
多样性 34.1 65.9
总体 34.1 65.9
CS
全面性 44.5 55.5
赋能性 41.5 58.5
多样性 33.0 67.0
总体 41.0 59.0
Legal
全面性 49.0 51.0
赋能性 43.5 56.5
多样性 63.0 37.0
总体 48.0 52.0
Agriculture
全面性 38.5 61.5
赋能性 36.5 63.5
多样性 37.5 62.5
总体 38.5 61.5

与 FastGraphRAG 对比:

将配置 output_file 设置为 f"./datasets/{DATASET}/{DATASET}_eval_hi_fastgraphrag.jsonl",然后运行以下命令:

python batch_eval.py -m result -api openai
数据集 维度 FastGraphRAG % HiRAG %
Mix
全面性 0.8 99.2
赋能性 0.8 99.2
多样性 0.8 99.2
总体 0.8 99.2
CS
全面性 0.0 100.0
赋能性 0.0 100.0
多样性 0.5 99.5
总体 0.0 100.0
Legal
全面性 1.0 99.0
赋能性 0.0 100.0
多样性 1.5 98.5
总体 0.0 100.0
Agriculture
全面性 0.0 100.0
赋能性 0.0 100.0
多样性 0.0 100.0
总体 0.0 100.0

与 KAG 对比:

将配置 output_file 设置为 f"./datasets/{DATASET}/{DATASET}_eval_hi_kag.jsonl",然后运行以下命令:

python batch_eval.py -m result -api openai
数据集 维度 KAG % HiRAG %
Mix
全面性 2.3 97.7
赋能性 3.5 96.5
多样性 3.8 96.2
总体 2.3 97.7
CS
全面性 1.0 99.0
赋能性 4.5 95.5
多样性 5.0 95.0
总体 1.5 98.5
Legal
全面性 16.5 83.5
赋能性 9.0 91.0
多样性 11.0 89.0
总体 8.5 91.5
Agriculture
全面性 5.0 95.0
赋能性 5.0 95.0
多样性 3.5 96.5
总体 0.0 100.0

致谢

我们衷心感谢在本工作中使用了以下开源项目:

  • nano-graphrag:一个简单易用的 GraphRAG 实现

  • RAPTOR:一种通过从文档中构建递归树结构来增强检索型语言模型的新方法。

💡 引用我们

@article{huang2025retrieval,
  title={具有层次化知识的检索增强生成},
  author={Huang, Haoyu and Huang, Yongfeng and Yang, Junjie and Pan, Zhenyu and Chen, Yongqiang and Ma, Kaili and Chen, Hongzhi and Cheng, James},
  journal={arXiv 预印本 arXiv:2503.10150},
  year={2025}
}

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