Vector Databases: Pinecone, Weaviate & pgvector · レッスン

再現率向上のためのHNSWインデックス

pgvectorのHNSWインデックスを学び、速度と精度のバランスを取りながら類似度検索の再現率を高めます。

レッスン 2/412 ステップ

「再現率向上のためのHNSWインデックス」はCoddyKit上の無料Vector Databases: Pinecone, Weaviate & pgvectorレッスンです。 これはレッスン2/4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Vector Databases: Pinecone, Weaviate & pgvector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。 Vector Databases: Pinecone, Weaviate & pgvectorコースには全4レッスンが含まれています。

このレッスンの一部はまだ翻訳されておらず、英語で表示されています。

Boost Recall with HNSW

Welcome to HNSW indexing! In the previous lesson, we explored IVFFlat for speed. Now, we'll dive into Hierarchical Navigable Small World (HNSW), an advanced indexing technique in pgvector.

HNSW is excellent when you need to find most of the relevant results, even if it means a slight trade-off in query speed compared to IVFFlat. This is known as high recall.

HNSW vs. IVFFlat: A Quick Look

Remember IVFFlat indexes? They partition data for faster, approximate searches, optimizing for speed. HNSW takes a different approach to prioritize recall.

  • IVFFlat: Faster queries, good enough recall.
  • HNSW: Higher recall (finds more true positives), potentially slower build and query times.

Choosing between them depends on your application's needs: speed or comprehensive results.

How HNSW Indexes Work

Imagine HNSW as a multi-layered graph. It connects similar vectors across different layers:

  • Top layers: Sparse graphs, quickly navigate large distances.
  • Bottom layers: Dense graphs, fine-tune search for nearest neighbors.

This structure allows for efficient approximate nearest neighbor (ANN) search, quickly narrowing down the search space to find highly similar vectors.

Creating an HNSW Index

To use HNSW, you first need the pgvector extension. Then, you can create an HNSW index on your vector column. Here's the basic syntax:

CREATE INDEX ON items USING HNSW (embedding vector_l2_ops);

The vector_l2_ops specifies using L2 (Euclidean) distance. Other operators like vector_cosine_ops for cosine similarity are also available.

HNSW Parameter: `m` (Max Connections)

The m parameter determines the maximum number of connections a node (vector) has in the HNSW graph on each layer. It's crucial for index quality:

  • Higher m: More connections, better recall, but increases index size and build time.
  • Lower m: Fewer connections, smaller index, faster build, but lower recall.

A common value for m is between 8 and 16, but it depends on your dataset and desired accuracy.

HNSW Parameter: `ef_construction`

The ef_construction parameter controls the size of the dynamic candidate list during graph construction. It impacts how thoroughly the index is built:

  • Higher ef_construction: More thorough search during build, better index quality (higher recall), but significantly slower build time.
  • Lower ef_construction: Faster build, but potentially lower recall.

It's generally recommended to set ef_construction to a value 2-4 times m, or even higher for very high recall needs.

Code: Create an HNSW Index

Let's create a table and then an HNSW index with specific parameters. This example uses m=16 and ef_construction=64.

CREATE EXTENSION IF NOT EXISTS vector;

DROP TABLE IF EXISTS docs;
CREATE TABLE docs (
    id serial PRIMARY KEY,
    embedding vector(3)
);

INSERT INTO docs (embedding) VALUES
    ('[1,2,3]'),
    ('[1.1,2.1,3.1]'),
    ('[10,11,12]'),
    ('[10.5,11.5,12.5]'),
    ('[100,101,102]');

CREATE INDEX ON docs USING HNSW (embedding vector_l2_ops) WITH (
    m = 16,
    ef_construction = 64
);

Querying with HNSW Indexes

Once your HNSW index is built, pgvector automatically uses it for similarity queries. The query syntax is the same as for other vector indexes:

SELECT id, embedding <-> '[1,2,3]' AS distance FROM docs ORDER BY distance LIMIT 3;

However, HNSW introduces another parameter at query time: ef_search.

HNSW Parameter: `ef_search`

The ef_search parameter controls the size of the dynamic candidate list during the actual search operation. You set this via a session variable:

  • Higher ef_search: More thorough search at query time, higher recall, but slower query execution.
  • Lower ef_search: Faster queries, but potentially lower recall.

You typically set ef_search equal to or higher than ef_construction for optimal results, or tune it based on real-world query performance.

HNSW Trade-offs & Considerations

While HNSW offers superior recall, it comes with trade-offs:

  • Memory Usage: HNSW indexes are generally larger and consume more memory than IVFFlat.
  • Build Time: Index creation can be significantly slower, especially with high m and ef_construction.
  • Query Latency: Queries might be slightly slower than IVFFlat, depending on ef_search.

Always test with your specific dataset to find the best balance of parameters for your application.

Check Your HNSW Knowledge

Which HNSW parameter primarily affects the recall and build time of the index by controlling the thoroughness of the graph construction?

Recap: HNSW for Recall

Great job! You've explored HNSW indexing in pgvector.

  • HNSW prioritizes recall, aiming to find most relevant results.
  • It works by building a multi-layered graph structure.
  • Key parameters are m (max connections) and ef_construction (build thoroughness).
  • ef_search tunes query-time recall and speed.
  • HNSW indexes can be larger and slower to build/query than IVFFlat, but offer higher recall.

Next, we'll learn how to tune queries for optimal performance!

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ブラウザでリアルコードを書いて実行し、24/7 の AI チューターから瞬時にサポートを受け、ウェブまたはアプリで続きから学習できます。

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よくある質問

「再現率向上のためのHNSWインデックス」レッスンは無料ですか?

はい。「再現率向上のためのHNSWインデックス」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)、Vector Databases: Pinecone, Weaviate & pgvector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。 Vector Databases: Pinecone, Weaviate & pgvectorコースには全4レッスンが含まれています。

「再現率向上のためのHNSWインデックス」で何を学びますか?

pgvectorのHNSWインデックスを学び、速度と精度のバランスを取りながら類似度検索の再現率を高めます。 ブラウザで直接実行するハンズオンコードでVector Databases: Pinecone, Weaviate & pgvector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。

Vector Databases: Pinecone, Weaviate & pgvector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Vector Databases: Pinecone, Weaviate & pgvector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2/4です。

「再現率向上のためのHNSWインデックス」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Vector Databases: Pinecone, Weaviate & pgvector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Vector Databases: Pinecone, Weaviate & pgvector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

  1. 高速化のためのIVFFlatインデックス
  2. 再現率向上のためのHNSWインデックス
  3. クエリ性能のチューニング
  4. フィルタリング検索の最適化
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