ナレッジ拡張エージェントを構築する
エンティティリンキング → グラフクエリ → 回答の合成まで、エンドツーエンドで学びます。
「ナレッジ拡張エージェントを構築する」はCoddyKit上の無料AI Agentsレッスンです。 これはレッスン4/4です。 下記で完全なレッスンを無料で読むことができます。その後、ブラウザ内の組み込みコードエディタと24時間対応のAIチューターでハンズオン演習できます。 これはAI Agents学習パスの一部であり、ウェブとCoddyKitアプリ全体で進捗が同期されます。 AI Agentsコースには全4レッスンが含まれています。
知識拡張エージェントとは
知識拡張エージェントは、ナレッジベースを使って回答を充実させます。質問を受けると、エージェントはエンティティを抽出し、ナレッジグラフで照会し、ベクトル検索で関連文書を見つけ、すべてのコンテキストを LLM に渡して、豊富で根拠に基づく回答を提供します。
完全な検索パイプライン
エージェントのパイプラインは次のとおりです:1 質問を受け取る → 2 エンティティを抽出する → 3 エンティティのコンテキストをグラフで照会する → 4 関連文書をベクトル検索する → 5 すべてのコンテキストを統合する → 6 LLM が回答を生成する。
from dataclasses import dataclass, field
from typing import List, Dict, Any
@dataclass
class RetrievalContext:
question: str
entities: List[str] = field(default_factory=list)
graph_context: Dict[str, Any] = field(default_factory=dict)
vector_documents: List[Dict] = field(default_factory=list)
combined_context: str = ''
answer: str = ''
sources_used: List[str] = field(default_factory=list)
# The agent will populate this object as it works through the pipeline
ctx = RetrievalContext(question='What AI projects is Sam Altman known for?')
print('RetrievalContext created:', ctx.question)ステップ 1:エンティティ抽出
質問から固有表現を抽出します。これらのエンティティがグラフ照会の起点になります。速度を重視する場合は spaCy を使い、難しいケースやドメイン固有のエンティティには LLM を使います。
import spacy
nlp = spacy.load('en_core_web_sm')
def extract_question_entities(question: str) -> List[str]:
doc = nlp(question)
entities = list({
ent.text for ent in doc.ents
if ent.label_ in ['PERSON', 'ORG', 'GPE', 'PRODUCT', 'WORK_OF_ART']
})
return entities
def extract_entities_with_llm_fallback(question: str, client) -> List[str]:
spacy_entities = extract_question_entities(question)
if spacy_entities:
return spacy_entities
# Fallback to LLM for questions where spaCy finds nothing
import json
response = client.chat.completions.create(
model='gpt-4o-mini',
messages=[{
'role': 'user',
'content': f'Extract named entities (people, companies, technologies) from: "{question}". Return JSON: {{"entities": ["name1", "name2"]}}'
}],
response_format={'type': 'json_object'}
)
result = json.loads(response.choices[0].message.content)
return result.get('entities', [])
question = 'What AI projects is Sam Altman known for?'
entities = extract_question_entities(question)
print('Extracted entities:', entities)ステップ 2:グラフ照会
抽出した各エンティティについてナレッジグラフを検索し、そのプロパティと関係を取得します。これにより、LLM がハルシネーションで作り出せない背景情報を提供できます。
from neo4j import GraphDatabase
driver = GraphDatabase.driver('bolt://localhost:7687', auth=('neo4j', 'password'))
def get_rich_entity_context(entity_name: str) -> dict:
with driver.session() as session:
# Get entity + its relationships
result = session.run(
'MATCH (n {name: $name}) '
'OPTIONAL MATCH (n)-[r]->(target) '
'RETURN n, labels(n) AS labels, '
'COLLECT({rel: type(r), target_name: target.name, target_label: labels(target)}) AS outgoing '
'LIMIT 1',
name=entity_name
)
record = result.single()
if not record:
return {'found': False, 'name': entity_name}
return {
'found': True,
'name': entity_name,
'labels': record['labels'],
'properties': dict(record['n']),
'connections': [
c for c in record['outgoing'] if c.get('target_name')
][:10]
}
def format_entity_context_for_llm(entity_ctx: dict) -> str:
if not entity_ctx.get('found'):
return f'No knowledge graph data found for "{entity_ctx["name"]}"'
props = entity_ctx.get('properties', {})
connections = entity_ctx.get('connections', [])
conn_strs = [f"{c['rel']} -> {c['target_name']}" for c in connections[:5]]
return (
f"Entity: {entity_ctx['name']} ({', '.join(entity_ctx['labels'])})\n"
f"Properties: {props}\n"
f"Relationships: {'; '.join(conn_strs)}"
)ステップ 3:ベクトル検索
元の質問を使ってベクトル検索を実行し、ナレッジベース内で意味的に最も関連性の高い文書を見つけます。これらの文書が回答の裏付けとなる証拠を提供します。
import chromadb
import openai
client = openai.OpenAI(api_key='sk-...')
chroma_client = chromadb.Client()
collection = chroma_client.get_or_create_collection('knowledge_base')
def vector_search(query: str, top_k: int = 5) -> list:
response = client.embeddings.create(
model='text-embedding-3-small',
input=query
)
query_embedding = response.data[0].embedding
results = collection.query(
query_embeddings=[query_embedding],
n_results=top_k,
include=['documents', 'metadatas', 'distances']
)
documents = []
for i in range(len(results['ids'][0])):
documents.append({
'text': results['documents'][0][i],
'metadata': results['metadatas'][0][i],
'distance': results['distances'][0][i],
'relevance': 1 - results['distances'][0][i] # Convert distance to similarity
})
return documents
print('Vector search function defined')ステップ 4:コンテキストの統合
グラフのコンテキストとベクトル検索の文書を、適切に構造化された 1 つのコンテキスト文字列にまとめます。順序が重要です。まずグラフの事実(高い精度)、次にベクトル検索の文書(広い網羅性)を配置します。
def combine_context(question: str, graph_contexts: dict, vector_docs: list) -> str:
sections = []
# Graph facts section
if graph_contexts:
graph_parts = ['### Knowledge Graph Facts']
for entity_name, ctx in graph_contexts.items():
graph_parts.append(format_entity_context_for_llm(ctx))
sections.append('\n'.join(graph_parts))
# Vector documents section
if vector_docs:
doc_parts = ['### Relevant Documents']
for i, doc in enumerate(vector_docs[:4]):
title = doc.get('metadata', {}).get('title', f'Document {i+1}')
text = doc['text'][:800] # Limit per document
relevance = doc.get('relevance', 0)
doc_parts.append(f'**{title}** (relevance: {relevance:.2f})\n{text}')
sections.append('\n'.join(doc_parts))
context = '\n\n'.join(sections)
# Total context budget: ~8000 tokens ~ 32000 chars
if len(context) > 32000:
context = context[:32000]
return contextステップ 5:LLM による回答生成
統合したコンテキストを、システムメッセージまたはユーザーコンテキストとして LLM に渡します。提供された情報を使い、各事実の出典を明記するよう指示します。
import openai
client = openai.OpenAI(api_key='sk-...')
def generate_answer(question: str, combined_context: str) -> str:
system_prompt = (
'You are a knowledgeable assistant. Answer the question using ONLY the provided context. '
'Cite your sources by mentioning whether a fact came from the knowledge graph or a specific document. '
'If the context does not contain enough information, say so clearly.'
)
user_message = (
f'Context:\n{combined_context}\n\n'
f'Question: {question}\n\n'
'Please answer based on the context above.'
)
response = client.chat.completions.create(
model='gpt-4o-mini',
messages=[
{'role': 'system', 'content': system_prompt},
{'role': 'user', 'content': user_message}
],
temperature=0.1 # Low temperature for factual answers
)
return response.choices[0].message.content完全なエージェントオーケストレーター
オーケストレーター関数がすべてのステップをつなぎます。質問を受け取り、完全なパイプラインを実行し、回答と使用したコンテキストを含む構造化された結果を返します。
async def knowledge_augmented_agent(question: str) -> RetrievalContext:
ctx = RetrievalContext(question=question)
# Step 1: Extract entities
ctx.entities = extract_question_entities(question)
print(f'Entities: {ctx.entities}')
# Steps 2 & 3: Graph + Vector in parallel
import asyncio
from concurrent.futures import ThreadPoolExecutor
executor = ThreadPoolExecutor(max_workers=4)
loop = asyncio.get_event_loop()
async def graph_step():
contexts = {}
for entity in ctx.entities:
context = await loop.run_in_executor(executor, get_rich_entity_context, entity)
if context.get('found'):
contexts[entity] = context
return contexts
async def vector_step():
return await loop.run_in_executor(executor, vector_search, question, 5)
ctx.graph_context, ctx.vector_documents = await asyncio.gather(
graph_step(), vector_step()
)
# Step 4: Combine
ctx.combined_context = combine_context(
question, ctx.graph_context, ctx.vector_documents
)
# Step 5: Generate answer
ctx.answer = generate_answer(question, ctx.combined_context)
return ctx検索結果が空の場合の処理
ナレッジベースに関連情報がない場合、エージェントはハルシネーションで補わず、そのことを明確に伝える必要があります。LLM を呼び出す前に、検索で有用な結果が返されたかを確認します。
def check_retrieval_quality(graph_contexts: dict, vector_docs: list, threshold: float = 0.7) -> dict:
has_graph = len(graph_contexts) > 0
# Filter vector docs below relevance threshold
high_quality_docs = [d for d in vector_docs if d.get('relevance', 0) >= threshold]
return {
'has_graph_context': has_graph,
'graph_entity_count': len(graph_contexts),
'vector_doc_count': len(high_quality_docs),
'retrieval_quality': 'high' if (has_graph or len(high_quality_docs) >= 2) else 'low',
'usable_docs': high_quality_docs
}
def answer_with_fallback(question: str, graph_contexts: dict, vector_docs: list) -> str:
quality = check_retrieval_quality(graph_contexts, vector_docs)
if quality['retrieval_quality'] == 'low':
return (
f'I don\'t have enough information in my knowledge base to answer '
f'"{question}" confidently. '
'Please ensure relevant documents are indexed or the knowledge graph '
'contains the required entities.'
)
context = combine_context(question, graph_contexts, quality['usable_docs'])
return generate_answer(question, context)検索結果のキャッシュ
類似した質問に対する高コストな API 呼び出しの繰り返しを避けるため、エンティティ照会とベクトル検索の結果をキャッシュします。TTL を設定し、古くなったデータを定期的に更新します。
import hashlib
import json
from datetime import datetime, timedelta
class RetrievalCache:
def __init__(self, ttl_minutes: int = 60):
self.cache = {}
self.ttl = timedelta(minutes=ttl_minutes)
def _key(self, namespace: str, value: str) -> str:
return hashlib.md5(f'{namespace}:{value}'.encode()).hexdigest()
def get(self, namespace: str, value: str):
key = self._key(namespace, value)
entry = self.cache.get(key)
if entry and datetime.now() - entry['ts'] < self.ttl:
return entry['data']
return None
def set(self, namespace: str, value: str, data):
key = self._key(namespace, value)
self.cache[key] = {'data': data, 'ts': datetime.now()}
cache = RetrievalCache(ttl_minutes=30)
def cached_graph_lookup(entity: str) -> dict:
cached = cache.get('graph', entity)
if cached:
print(f'Cache hit for entity: {entity}')
return cached
result = get_rich_entity_context(entity)
cache.set('graph', entity, result)
return result
print('Retrieval cache initialized')ロギングと可観測性
回答が良かった理由や悪かった理由を診断できるよう、すべての検索ステップをログに記録します。見つかったエンティティ、取得した文書数、各文書の関連性スコア、最終回答を記録します。
import logging
import json
from datetime import datetime
logger = logging.getLogger('ka_agent')
def log_agent_run(ctx: 'RetrievalContext', duration_ms: float):
logger.info(json.dumps({
'timestamp': datetime.utcnow().isoformat(),
'question': ctx.question,
'entities_found': ctx.entities,
'graph_entities_resolved': list(ctx.graph_context.keys()),
'vector_docs_retrieved': len(ctx.vector_documents),
'vector_doc_relevances': [
round(d.get('relevance', 0), 3)
for d in ctx.vector_documents
],
'context_length_chars': len(ctx.combined_context),
'answer_length_chars': len(ctx.answer),
'duration_ms': round(duration_ms, 1)
}))
print('Observability logging configured')理解度チェック:知識拡張エージェント
知識拡張エージェントの構築について理解度を確認します。
知識拡張エージェントのまとめ
知識拡張エージェントは、エンティティ抽出、グラフ走査、ベクトル検索をパイプラインに組み合わせ、LLMに豊富で根拠のあるコンテキストを提供します。その結果、ナレッジベースの実データに基づいた、より正確でハルシネーションの少ない回答を生成できます。主な追加要素は、キャッシュ、検索結果が空の場合のフォールバック処理、可観測性のための構造化ログです。
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- コース
- 60
- レッスン
- 239
よくある質問
「ナレッジ拡張エージェントを構築する」レッスンは無料ですか?
はい。「ナレッジ拡張エージェントを構築する」の完全なテキストはこのウェブで無料で読めます。インタラクティブに演習し(組み込みコードエディタと24時間対応のAIチューター)、AI Agentsコースの残りをアンロックするには、CoddyKit PROにアップグレードしてください。 AI Agentsコースには全4レッスンが含まれています。
「ナレッジ拡張エージェントを構築する」で何を学びますか?
エンティティリンキング → グラフクエリ → 回答の合成まで、エンドツーエンドで学びます。 ブラウザで直接実行するハンズオンコードでAI Agentsを演習し、24時間対応のAIチューターがレッスンを進める中での質問に答えます。
AI Agentsを始めるのに経験は必要ですか?
事前経験は必要ありません。CoddyKitのAI Agentsは初級者から上級者向けに構成されているため、ここから始めるか最初から始めて、自分のペースで進むことができます。 これはレッスン4/4です。
「ナレッジ拡張エージェントを構築する」レッスンにはどのくらい時間がかかりますか?
ほとんどのCoddyKitレッスンは約5~10分かかります。各レッスンはコンパクトでインタラクティブなので、着実に進歩し、ウェブとアプリ全体で正確に前回の場所から再開できます。
このAI Agentsレッスンでコードを書いて実行できますか?
はい。すべてのAI Agentsレッスンに組み込みコードエディタが含まれているため、ブラウザでリアルコードを書いて実行し、即座のAIフィードバックを取得できます。ローカル設定は不要です。
このコースのすべてのレッスン
- ナレッジグラフのためのエンティティ抽出
- エージェントツールから Neo4j にクエリを実行する
- ベクトル検索とグラフ検索の組み合わせ
- ナレッジ拡張エージェントを構築する