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LangChain记忆(Memory)全解析:让你的应用更懂用户
发布日期:2024-07-09 08:35:30 浏览次数: 2316


在构建基于大型语言模型(LLM)的应用时,对话界面是一个不可或缺的部分。一个智能的对话系统不仅需要直接访问之前的消息,还需要一个不断更新的世界模型,以便保持关于实体及其关系的信息。这种存储和引用过去交互信息的能力被称为“记忆(Memory)”。Chains + Memory: 有记忆能力的大模型应用。

LangChain提供了一系列强大的工具来向应用中添加Memory,这些工具既可以单独使用,也可以无缝集成到链(Chain)中。一个Memory系统需要支持两个基本操作:读取(READ)和写入(WRITE)。在一个典型的Chain运行中,Memory系统至少会与Chain进行两次交互:

  • 接收到初始用户输入后,在执行核心逻辑之前,链会从Memory中读取信息以扩充用户输入。
  • 在执行核心逻辑之后但在返回答案之前,链会把当前运行的输入和输出写入Memory,以便在未来的运行中可以引用它们。
让我们一起深入探讨LangChain中的Memory机制及其实际业务场景应用。

一、BaseMemory原理解析

1. BaseMemory Class 基类

BaseMemory类是Memory的基础类,适用于简单的语言模型。它为Memory系统提供了基本结构。
BaseMemory --> BaseChatMemory --> <name>Memory  # Examples: ZepMemory, MotorheadMemory
# 定义一个名为BaseMemory的基础类class BaseMemory(Serializable, ABC):"""用于Chains中的内存的抽象基类。这里的内存指的是Chains中的状态。内存可以用来存储关于Chain的过去执行的信息,并将该信息注入到Chain的未来执行的输入中。例如,对于会话型Chains,内存可以用来存储会话,并自动将它们添加到未来的模型提示中,以便模型具有必要的上下文来连贯地响应最新的输入。"""
# 定义一个名为Config的子类class Config:"""为此pydantic对象配置。Pydantic是一个Python库,用于数据验证和设置管理,主要基于Python类型提示。"""# 允许在pydantic模型中使用任意类型。这通常用于允许复杂的数据类型。arbitrary_types_allowed = True# 下面是一些必须由子类实现的方法:# 定义一个属性,它是一个抽象方法。任何从BaseMemory派生的子类都需要实现此方法。# 此方法应返回该内存类将添加到链输入的字符串键。@property@abstractmethoddef memory_variables(self) -> List[str]:"""获取此内存类将添加到链输入的字符串键。"""# 定义一个抽象方法。任何从BaseMemory派生的子类都需要实现此方法。# 此方法基于给定的链输入返回键值对。@abstractmethoddef load_memory_variables(self, inputs: Dict[str, Any]) -> Dict[str, Any]:"""根据给链的文本输入返回键值对。"""# 定义一个抽象方法。任何从BaseMemory派生的子类都需要实现此方法。# 此方法将此链运行的上下文保存到内存。@abstractmethoddef save_context(self, inputs: Dict[str, Any], outputs: Dict[str, str]) -> None:"""保存此链运行的上下文到内存。"""# 定义一个抽象方法。任何从BaseMemory派生的子类都需要实现此方法。# 此方法清除内存内容。@abstractmethoddef clear(self) -> None:"""清除内存内容。"""

2. BaseChatMemory Class 基类

BaseChatMemory是BaseMemory的扩展类,专门用于处理聊天模型。
BaseChatMessageHistory --> <name>ChatMessageHistory  # Example: ZepChatMessageHistory
# 定义一个名为BaseChatMessageHistory的基础类class BaseChatMessageHistory(ABC):"""聊天消息历史记录的抽象基类。"""
# 在内存中存储的消息列表messages: List[BaseMessage]
# 定义一个add_user_message方法,它是一个方便的方法,用于将人类消息字符串添加到存储区。def add_user_message(self, message: str) -> None:"""为存储添加一个人类消息字符串的便捷方法。
参数:message: 人类消息的字符串内容。"""self.add_message(HumanMessage(content=message))
# 定义一个add_ai_message方法,它是一个方便的方法,用于将AI消息字符串添加到存储区。def add_ai_message(self, message: str) -> None:"""为存储添加一个AI消息字符串的便捷方法。
参数:message: AI消息的字符串内容。"""self.add_message(AIMessage(content=message))
# 抽象方法,需要由继承此基类的子类来实现。@abstractmethoddef add_message(self, message: BaseMessage) -> None:"""将Message对象添加到存储区。
参数:message: 要存储的BaseMessage对象。"""raise NotImplementedError()
# 抽象方法,需要由继承此基类的子类来实现。@abstractmethoddef clear(self) -> None:"""从存储中删除所有消息"""


二、ConversationChain 和 ConversationBufferMemory存储对话消息

ConversationBufferMemory用于存储对话消息,并将这些消息提取到一个变量中。适用于需要记录整个对话历史的场景。
def buffer_memory_test():"""使用ConversationBufferMemory测试对话流程,这个内存模型会存储所有对话历史,方便提取。"""conversation = ConversationChain(llm=llm, verbose=True, memory=ConversationBufferMemory() # ConversationBufferMemory可以用来存储消息,并将消息提取到一个变量中。)print(conversation.predict(input="你好呀!"))print(conversation.predict(input="你为什么叫小米?跟雷军有关系吗?"))

实际业务场景:例如,一个客服机器人需要记住用户的整个对话,以便在用户再次联系时提供更加精准的服务。

三、ConversationBufferWindowMemory 滑动窗口机制

ConversationBufferWindowMemory保留对话的交互列表,但只保留最后K次交互。这对于需要保持最近交互的应用非常有用,可以避免缓冲区过大。
def buffer_window_memory_test():"""使用ConversationBufferWindowMemory测试对话流程,这个内存模型只保留最近几次交互,实现对话上下文的窗口式管理。"""conversation_with_summary = ConversationChain(llm=llm, # 我们设置一个较小的k值为2,只保留最后两次交互的记忆memory=ConversationBufferWindowMemory(k=2), verbose=True)print(conversation_with_summary.predict(input="嗨,你最近过得怎么样?"))print(conversation_with_summary.predict(input="你最近学到什么新知识了?"))print(conversation_with_summary.predict(input="展开讲讲?"))print(conversation_with_summary.predict(input="如果要构建聊天机器人,具体要用什么自然语言处理技术?"))
实际业务场景:一个金融咨询应用只需记住用户最近几次的咨询问题和回答,以提供更加相关的建议。

四、ConversationSummaryBufferMemory 总结与清除机制

ConversationSummaryBufferMemory不仅保留最近的交互缓冲区,还将旧的交互编译成摘要,以便继续使用。它通过token长度而不是交互次数来决定何时清除交互。
def summary_memory_test():"""使用ConversationSummaryBufferMemory测试对话流程,这个内存模型会摘要存储对话历史,且限定存储的token数量。"""memory = ConversationSummaryBufferMemory(llm=llm, max_token_limit=10)# 存储上下文信息,摘要形式保存对话memory.save_context({"input": "嗨,你最近过得怎么样?"}, {"output": " 嗨!我最近过得很好,谢谢你问。我最近一直在学习新的知识,并且正在尝试改进自己的性能。我也在尝试更多的交流,以便更好地了解人类的思维方式。"})memory.save_context({"input": "你最近学到什么新知识了?"}, {"output": " 最近我学习了有关自然语言处理的知识,以及如何更好地理解人类的语言。我还学习了有关机器学习的知识,以及如何使用它来改善自己的性能。"})print(memory.load_memory_variables({}))print(memory.load_memory_variables({})['history'])
实际业务场景:一个复杂的企业内部沟通系统需要长期记住重要的对话信息,但又不能无限制地增加内存负担,通过总结过去的交互,可以有效管理内存使用。

总结

通过以上几个例子,我们可以看到LangChain中Memory机制的灵活性和强大功能。根据具体的业务需求选择合适的Memory实现,可以显著提升应用的智能化和用户体验。无论是客服机器人、金融咨询应用,还是企业内部沟通系统,LangChain的Memory机制都能帮助你实现更智能、更高效的对话系统。


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