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向量與傳統搜尋

Table of contents

背景

請比較向量搜尋與傳統標籤資料庫搜尋方案在實作上的差異、規模、硬體需求、效能等等。

向量搜尋(Vector Search)和傳統標籤資料庫(Keyword-based Database Search)的實作有以下幾個重要的差異,從技術、規模、硬體需求和效能等角度來比較如下:

  1. 資料結構與存儲方式

向量搜尋

•	資料結構:基於高維向量,通常使用像 FAISS、Annoy 或 ScaNN 這類向量索引工具。
•	資料存儲:需要將文本、影像等數據轉換為向量(Embeddings),一般利用預訓練模型如 BERT、Sentence Transformer 等生成向量。
•	索引方法:採用 ANN(Approximate Nearest Neighbor)技術加速搜尋,建立分片或樹狀結構。

傳統標籤搜尋

•	資料結構:基於關係型或文件型數據庫,數據以明確的字段或標籤存儲(如 SQL 或 NoSQL)。
•	資料存儲:存儲原始文本,並基於字段建立索引(如全文索引或倒排索引)。
•	索引方法:依靠明確的關鍵字或範疇字段進行搜尋。
  1. 實作與開發複雜度

向量搜尋

•	實作難度:需要熟悉機器學習,尤其是向量化技術,並整合向量索引工具。
•	依賴模型:依賴深度學習模型(如 NLP 或 CV 模型)生成向量,需額外處理模型部署與更新。
•	資料維護:需考慮向量更新與重新索引。

傳統標籤搜尋

•	實作簡單:只需設計結構化數據表並搭配現成的索引工具(如 Elasticsearch)。
•	依賴程度低:無需深度學習模型,實現快速、簡單。
•	資料維護:數據結構易於更新與管理。
  1. 規模與硬體需求

向量搜尋

•	規模:適用於大規模數據,特別是無結構化數據(如圖像、音頻或自然語言文本)。
•	硬體需求:計算需求高,尤其是向量生成與搜索過程可能依賴 GPU 或高性能硬體。
•	可擴展性:需專門設計分片與並行處理來處理超大規模數據。

傳統標籤搜尋

•	規模:適合中小型結構化數據;大規模搜索時效能可能下降。
•	硬體需求:相對較低,主要依賴 CPU 和磁盤 IO 性能。
•	可擴展性:通過分表或分片實現,對於結構化數據較為容易。
  1. 效能與搜尋效率

向量搜尋

•	效能:在相似性檢索場景(如推薦系統)表現出色,對模糊或多維度匹配效果好。
•	搜尋時間:隨著向量維度增加,搜尋時間增長顯著,需依賴 ANN 技術加速。
•	結果質量:能找到語義相似的結果,超越基於文字的完全匹配。

傳統標籤搜尋

•	效能:對於精確查詢或基於字段的搜尋更高效。
•	搜尋時間:依賴倒排索引,對於精確匹配搜尋速度極快。
•	結果質量:無法處理語義匹配,僅能檢索精確匹配的結果。

適用場景

向量搜尋

•	適合非結構化數據(如圖片、文本、音頻)的相似性檢索。
•	典型應用:推薦系統、搜索引擎(如 Semantic Search)、AI 聊天機器人等。

傳統標籤搜尋

•	適合結構化數據(如用戶資料庫、產品分類)的精確檢索。
•	典型應用:電子商務、傳統數據報表查詢等。

結論

向量搜尋和傳統標籤搜尋各有優勢,選擇哪種方案需根據具體場景決定。向量搜尋適合處理模糊語義、非結構化數據和高維場景,但硬體要求高,部署複雜;傳統標籤搜尋則更適合結構化數據的精確查詢,部署簡單,成本低。