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AI Agents · Lezione

Combinazione del recupero vettoriale e a grafo

Recupero ibrido: similarità vettoriale + attraversamento dei percorsi del grafo per un contesto più ricco.

Combinazione del recupero vettoriale e a grafo è una lezione AI Agents gratuita su CoddyKit. Questa è la lezione 3 di 4. Puoi leggere la lezione completa qui gratuitamente — poi esercitati direttamente nel browser con un editor di codice integrato e un tutor IA disponibile 24/7. Fa parte del percorso di apprendimento AI Agents, e i tuoi progressi si sincronizzano tra il web e l'app CoddyKit. Il corso AI Agents include 4 lezioni in totale.

Perché il recupero ibrido

La ricerca vettoriale trova contenuti semanticamente simili, ma non rileva le relazioni strutturate. L'attraversamento del grafo rileva le relazioni, ma ha difficoltà con la similarità semantica. Il recupero ibrido combina entrambi gli approcci per offrire un contesto più ricco.

Riepilogo della ricerca vettoriale

La ricerca vettoriale converte query e documenti in embedding (vettori densi), quindi trova i documenti con la maggiore similarità coseno. Risponde alla domanda Quali documenti trattano lo stesso argomento?

import openai
import numpy as np

client = openai.OpenAI(api_key='sk-...')

def embed(text: str) -> list:
    response = client.embeddings.create(
        model='text-embedding-3-small',
        input=text
    )
    return response.data[0].embedding

def cosine_similarity(a: list, b: list) -> float:
    a_arr = np.array(a)
    b_arr = np.array(b)
    return float(np.dot(a_arr, b_arr) / (np.linalg.norm(a_arr) * np.linalg.norm(b_arr)))

# Simple in-memory vector store
class SimpleVectorStore:
    def __init__(self):
        self.documents = []
    
    def add(self, text: str, metadata: dict):
        embedding = embed(text)
        self.documents.append({'text': text, 'embedding': embedding, 'metadata': metadata})
    
    def search(self, query: str, top_k: int = 5) -> list:
        query_emb = embed(query)
        scored = [
            (cosine_similarity(query_emb, doc['embedding']), doc)
            for doc in self.documents
        ]
        scored.sort(key=lambda x: x[0], reverse=True)
        return [doc for _, doc in scored[:top_k]]

Riepilogo del recupero dal grafo

Il recupero dal grafo risponde a domande relazionali: Chi è collegato a X?, Quali aziende conosce questa persona? Utilizza archi espliciti invece della similarità semantica.

from neo4j import GraphDatabase

driver = GraphDatabase.driver('bolt://localhost:7687', auth=('neo4j', 'password'))

def get_entity_context(entity_name: str) -> dict:
    with driver.session() as session:
        # Get node properties
        result = session.run(
            'MATCH (n {name: $name}) RETURN n, labels(n) AS labels LIMIT 1',
            name=entity_name
        )
        record = result.single()
        if not record:
            return {}
        
        node_data = dict(record['n'])
        node_labels = record['labels']
        
        # Get connected entities
        conn_result = session.run(
            'MATCH (n {name: $name})-[r]-(connected) '
            'RETURN type(r) AS rel_type, connected.name AS connected_name, labels(connected) AS connected_labels '
            'LIMIT 20',
            name=entity_name
        )
        connections = [dict(r) for r in conn_result]
        
        return {
            'name': entity_name,
            'labels': node_labels,
            'properties': node_data,
            'connections': connections
        }

Interlacciamento dei risultati

Una strategia di fusione consiste nell'interlacciare i risultati vettoriali e quelli del grafo: si prende il primo risultato della ricerca vettoriale, poi il primo risultato del grafo, quindi il secondo risultato vettoriale e così via. In questo modo entrambe le fonti contribuiscono al risultato.

def interleave_results(vector_results: list, graph_results: list) -> list:
    combined = []
    v_idx, g_idx = 0, 0
    
    while v_idx < len(vector_results) or g_idx < len(graph_results):
        if v_idx < len(vector_results):
            item = vector_results[v_idx]
            item['source'] = 'vector'
            combined.append(item)
            v_idx += 1
        
        if g_idx < len(graph_results):
            item = graph_results[g_idx]
            item['source'] = 'graph'
            combined.append(item)
            g_idx += 1
    
    return combined

# Example
vector_docs = [
    {'text': 'Alice led the machine learning initiative at Acme', 'score': 0.92},
    {'text': 'Machine learning best practices guide', 'score': 0.85},
]
graph_context = [
    {'name': 'Alice', 'type': 'Person', 'connections': ['Acme Corp', 'Bob']},
]

fused = interleave_results(vector_docs, graph_context)
for item in fused:
    print(f"[{item['source']}]", item.get('text') or item.get('name'))

Combinazione ponderata

Assegni a ogni risultato un punteggio combinato: final_score = alpha * vector_score + (1-alpha) * graph_score. Regoli alpha in base all'importanza della similarità semantica o del contesto relazionale per il suo caso d'uso.

def weighted_fusion(vector_results: list, graph_results: list, alpha: float = 0.6) -> list:
    '''
    alpha: weight for vector results (0.0 = pure graph, 1.0 = pure vector)
    '''
    all_results = []
    
    # Normalize vector scores (already in 0-1 range for cosine)
    for i, res in enumerate(vector_results):
        # Positional score: first result gets highest
        positional_score = 1.0 - (i / max(len(vector_results), 1))
        combined = alpha * res.get('score', positional_score)
        all_results.append({
            'content': res,
            'source': 'vector',
            'final_score': combined
        })
    
    # Graph results: score by relevance (e.g., connection count)
    for i, res in enumerate(graph_results):
        positional_score = 1.0 - (i / max(len(graph_results), 1))
        combined = (1 - alpha) * positional_score
        all_results.append({
            'content': res,
            'source': 'graph',
            'final_score': combined
        })
    
    # Sort by final score
    all_results.sort(key=lambda x: x['final_score'], reverse=True)
    return all_results

print('Weighted fusion function defined (alpha=0.6 favors vector)')

Fusione reciproca dei ranghi

La Reciprocal Rank Fusion (RRF) è un metodo robusto per combinare liste ordinate senza dover normalizzare i punteggi. A ogni documento viene assegnato il punteggio sum(1 / (k + rank)) considerando tutte le liste.

def reciprocal_rank_fusion(result_lists: list, k: int = 60) -> list:
    '''
    result_lists: list of lists, each containing dicts with an 'id' field
    k: constant to reduce impact of high rankings (typically 60)
    '''
    scores = {}
    all_items = {}
    
    for result_list in result_lists:
        for rank, item in enumerate(result_list):
            item_id = item.get('id') or item.get('text', '')[:50]
            if item_id not in scores:
                scores[item_id] = 0.0
                all_items[item_id] = item
            scores[item_id] += 1.0 / (k + rank + 1)
    
    sorted_ids = sorted(scores.keys(), key=lambda x: scores[x], reverse=True)
    return [
        {**all_items[id_], 'rrf_score': scores[id_]}
        for id_ in sorted_ids
    ]

vector_list = [{'id': 'doc1', 'text': 'About Alice'}, {'id': 'doc3', 'text': 'About AI'}]
graph_list = [{'id': 'doc2', 'text': 'Alice connections'}, {'id': 'doc1', 'text': 'About Alice'}]

fused = reciprocal_rank_fusion([vector_list, graph_list])
for item in fused:
    print(f"{item['id']}: RRF score {item['rrf_score']:.4f}")

Recupero ibrido ancorato alle entità

Un efficace approccio ibrido consiste nell'estrarre le entità dalla query, utilizzare il grafo per ottenere il contesto relativo a tali entità e quindi usare quel contesto per arricchire la query di ricerca vettoriale.

import spacy

nlp = spacy.load('en_core_web_sm')

def entity_anchored_retrieval(query: str, vector_store, graph_driver) -> dict:
    # Step 1: Extract entities from query
    doc = nlp(query)
    entities = [ent.text for ent in doc.ents if ent.label_ in ['PERSON', 'ORG', 'GPE']]
    
    # Step 2: Get graph context for entities
    graph_contexts = {}
    for entity in entities:
        context = get_entity_context(entity)
        if context:
            graph_contexts[entity] = context
    
    # Step 3: Enrich query with graph context
    enriched_query = query
    if graph_contexts:
        context_str = ' '.join([
            f"{name} works at {', '.join([c['connected_name'] for c in ctx.get('connections', [])[:3]])}"
            for name, ctx in graph_contexts.items()
        ])
        enriched_query = f'{query} Context: {context_str}'
    
    # Step 4: Vector search with enriched query
    vector_results = vector_store.search(enriched_query, top_k=5)
    
    return {
        'entities_found': entities,
        'graph_contexts': graph_contexts,
        'vector_results': vector_results
    }

Creazione di un pacchetto di contesto

L'ultimo passaggio del recupero consiste nel raccogliere tutto il contesto (risultati vettoriali e dati del grafo) in una stringa strutturata per l'LLM. L'LLM la utilizza per generare una risposta completa.

def build_context_package(vector_results: list, graph_contexts: dict, max_tokens: int = 3000) -> str:
    sections = []
    
    # Graph entity context section
    if graph_contexts:
        graph_section = ['## Entity Context from Knowledge Graph']
        for entity_name, context in graph_contexts.items():
            connections = context.get('connections', [])
            conn_summary = ', '.join([
                f"{c['connected_name']} ({c['rel_type']})"
                for c in connections[:5]
            ])
            graph_section.append(f'**{entity_name}**: connected to {conn_summary}')
        sections.append('\n'.join(graph_section))
    
    # Vector search results section
    if vector_results:
        vector_section = ['## Relevant Documents']
        for i, doc in enumerate(vector_results[:5]):
            text = doc.get('text', '')[:500]  # Truncate long docs
            vector_section.append(f'{i+1}. {text}')
        sections.append('\n'.join(vector_section))
    
    context_package = '\n\n'.join(sections)
    # Rough token estimate (1 token ~ 4 chars)
    if len(context_package) > max_tokens * 4:
        context_package = context_package[:max_tokens * 4]
    
    return context_package

if __name__ == '__main__':
    demo_vector = [{'text': 'Refunds are processed within 5 business days of approval.'}]
    demo_graph = {'Acme Corp': {'connections': [{'connected_name': 'Jane Doe', 'rel_type': 'employs'}]}}
    print(build_context_package(demo_vector, demo_graph))

Recupero parallelo asincrono

Esegua in parallelo il recupero vettoriale e quello dal grafo utilizzando asyncio.gather per ridurre al minimo la latenza complessiva. I risultati saranno pronti contemporaneamente.

import asyncio
from concurrent.futures import ThreadPoolExecutor

executor = ThreadPoolExecutor(max_workers=4)

async def async_vector_search(query: str, vector_store) -> list:
    loop = asyncio.get_event_loop()
    return await loop.run_in_executor(executor, vector_store.search, query, 5)

async def async_graph_lookup(entities: list) -> dict:
    loop = asyncio.get_event_loop()
    results = {}
    for entity in entities:
        context = await loop.run_in_executor(executor, get_entity_context, entity)
        if context:
            results[entity] = context
    return results

async def hybrid_retrieval_async(query: str, entities: list, vector_store) -> dict:
    # Run vector search and graph lookup in parallel
    vector_task = async_vector_search(query, vector_store)
    graph_task = async_graph_lookup(entities)
    
    vector_results, graph_contexts = await asyncio.gather(vector_task, graph_task)
    
    return {
        'vector': vector_results,
        'graph': graph_contexts
    }

print('Async parallel retrieval functions defined')

Memorizzazione nella cache dei risultati del recupero

Memorizzi nella cache sia i risultati della ricerca vettoriale sia le ricerche nel grafo per evitare chiamate API ripetute. Utilizzi un TTL breve (da pochi minuti a qualche ora), poiché le basi di conoscenza cambiano lentamente, ma non istantaneamente.

import hashlib
import time

class HybridRetrievalCache:
    def __init__(self, vector_ttl: int = 300, graph_ttl: int = 600):
        self.vector_cache = {}
        self.graph_cache = {}
        self.vector_ttl = vector_ttl
        self.graph_ttl = graph_ttl
    
    def _key(self, value: str) -> str:
        return hashlib.md5(value.encode()).hexdigest()[:12]
    
    def get_vector(self, query: str):
        k = self._key(query)
        entry = self.vector_cache.get(k)
        if entry and time.time() - entry['ts'] < self.vector_ttl:
            return entry['data']
        return None
    
    def set_vector(self, query: str, results: list):
        self.vector_cache[self._key(query)] = {'data': results, 'ts': time.time()}
    
    def get_graph(self, entity: str):
        k = self._key(entity)
        entry = self.graph_cache.get(k)
        if entry and time.time() - entry['ts'] < self.graph_ttl:
            return entry['data']
        return None
    
    def set_graph(self, entity: str, context: dict):
        self.graph_cache[self._key(entity)] = {'data': context, 'ts': time.time()}

cache = HybridRetrievalCache()
print('Hybrid retrieval cache initialized')

Scelta dei pesi del recupero

Regoli il parametro alpha (peso vettoriale rispetto al grafo) in base al tipo di query:

  • Domande di ricerca fattuale (Chi ha fondato OpenAI?) → peso maggiore al grafo
  • Domande sulla similarità semantica (Trova documenti sulla sicurezza dell'IA) → peso maggiore alla ricerca vettoriale
  • Domande miste → peso equilibrato (alpha=0.5)
def auto_tune_alpha(query: str) -> float:
    query_lower = query.lower()
    
    # High graph weight for relational questions
    relational_keywords = [
        'who', 'founded', 'works at', 'connected to',
        'related to', 'partner', 'owns', 'acquired'
    ]
    
    # High vector weight for content questions
    content_keywords = [
        'explain', 'describe', 'what is', 'how does',
        'tell me about', 'documents about', 'find information'
    ]
    
    relational_count = sum(1 for kw in relational_keywords if kw in query_lower)
    content_count = sum(1 for kw in content_keywords if kw in query_lower)
    
    if relational_count > content_count:
        return 0.3  # Graph-heavy
    elif content_count > relational_count:
        return 0.7  # Vector-heavy
    else:
        return 0.5  # Balanced

queries = [
    'Who founded Tesla?',
    'Explain transformer architecture',
    'What companies is Elon Musk connected to?'
]
for q in queries:
    print(f'alpha={auto_tune_alpha(q):.1f} for: {q}')

Verifica delle conoscenze: recupero ibrido

Verifichi la sua comprensione della combinazione del recupero vettoriale e di quello dal grafo.

Riepilogo del recupero ibrido

Un recupero ibrido efficace combina: la ricerca vettoriale per la similarità semantica, l'attraversamento del grafo per il contesto relazionale, l'estrazione delle entità per ancorare le query al grafo, le strategie di fusione (interlacciamento, ponderazione, RRF) per unire i risultati e l'esecuzione parallela asincrona per ridurre al minimo la latenza. Il risultato è un contesto più ricco per le risposte dell'LLM.

Domande Frequenti

La lezione «Combinazione del recupero vettoriale e a grafo» è gratuita?

Sì — il testo completo di «Combinazione del recupero vettoriale e a grafo» è gratuito qui sul web. Per esercitarvi in modo interattivo (un editor di codice integrato e un tutor IA 24/7) e sbloccare il resto del corso AI Agents, passa a CoddyKit PRO. Il corso AI Agents include 4 lezioni in totale.

Cosa imparerò in «Combinazione del recupero vettoriale e a grafo»?

Recupero ibrido: similarità vettoriale + attraversamento dei percorsi del grafo per un contesto più ricco. Eserciti AI Agents con codice pratico che esegui direttamente nel browser, e un tutor IA 24/7 risponde alle tue domande mentre lavori sulla lezione.

Ho bisogno di esperienza per iniziare AI Agents?

Non è richiesta alcuna esperienza precedente. AI Agents su CoddyKit è strutturato per principianti e studenti avanzati, quindi puoi iniziare da qui o dall'inizio e procedere al tuo ritmo. Questa è la lezione 3 di 4.

Quanto tempo richiede la lezione «Combinazione del recupero vettoriale e a grafo»?

La maggior parte delle lezioni CoddyKit richiede circa 5–10 minuti. Ogni lezione è breve e interattiva, quindi fai progressi costanti e riprendi esattamente da dove hai lasciato su web e app.

Posso scrivere ed eseguire codice in questa lezione AI Agents?

Sì. Ogni lezione AI Agents include un editor di codice integrato, quindi scrivi ed esegui codice reale direttamente nel tuo browser e ricevi feedback istantaneo dall'IA — nessuna configurazione locale necessaria.

Tutte le lezioni di questo corso

  1. Estrazione di entità per grafi della conoscenza
  2. Query Neo4j dagli strumenti dell’agente
  3. Combinazione del recupero vettoriale e a grafo
  4. Creazione di un agente potenziato dalla conoscenza
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