課程簡介
理解向量數(shù)據(jù)庫的核心概念、架構(gòu)和優(yōu)勢。
掌握向量數(shù)據(jù)庫的關(guān)鍵技術(shù)，包括向量索引、相似度搜索、近似最近鄰搜索 (ANN)。
學(xué)習(xí)如何在向量數(shù)據(jù)庫中存儲、索引和查詢向量數(shù)據(jù)。
了解向量數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用場景和最佳實踐。
掌握主流向量數(shù)據(jù)庫的使用方法和評估標(biāo)準(zhǔn)。
能夠構(gòu)建自己的向量數(shù)據(jù)庫原型系統(tǒng)，并集成到AI應(yīng)用中。
目標(biāo)收益
培訓(xùn)對象
數(shù)據(jù)工程師、數(shù)據(jù)科學(xué)家、機器學(xué)習(xí)工程師、AI開發(fā)者、以及對向量數(shù)據(jù)庫感興趣的技術(shù)人員。
課程大綱
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第一天：向量數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)與核心技術(shù) 模塊 1：向量數(shù)據(jù)庫概述 (上午) |
什么是向量 (Embedding)？ 向量的生成方法：Word2Vec, GloVe, FastText, Sentence-BERT, OpenAI Embeddings 傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫在處理向量數(shù)據(jù)時的局限性 向量數(shù)據(jù)庫的定義、目標(biāo)和優(yōu)勢：高性能相似度搜索、高可擴展性、支持多種數(shù)據(jù)類型 向量數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用場景：圖像搜索、文本檢索、推薦系統(tǒng)、異常檢測、生物信息學(xué) 主流向量數(shù)據(jù)庫介紹：Milvus, Weaviate, Pinecone, Qdrant, FAISS (Facebook AI Similarity Search) |
| 模塊 2：向量索引技術(shù) (上午) |
向量索引的類型：基于樹的索引、基于圖的索引、基于哈希的索引、基于量化的索引 常用的向量索引算法： K-D Tree (K-Dimensional Tree) Ball Tree HNSW (Hierarchical Navigable Small World) IVF (Inverted File Index) PQ (Product Quantization) 各種索引算法的優(yōu)缺點分析：搜索精度、搜索速度、內(nèi)存消耗 動手實踐：比較不同向量索引算法的性能 |
| 模塊 3：相似度搜索 (下午) |
相似度度量方法：歐氏距離 (Euclidean Distance), 余弦相似度 (Cosine Similarity), 點積 (Dot Product), Jaccard相似度 相似度搜索的類型：精確搜索、近似搜索 (Approximate Nearest Neighbor Search - ANN) 精確搜索的局限性：性能瓶頸 近似搜索的優(yōu)勢：提高搜索效率 動手實踐：使用不同的相似度度量方法計算向量之間的相似度 |
| 模塊 4：近似最近鄰搜索 (ANN) 技術(shù) (下午) |
ANN的定義和目標(biāo)：在可接受的精度損失下，實現(xiàn)快速相似度搜索 常用的ANN算法： 局部敏感哈希 (Locality Sensitive Hashing - LSH) 乘積量化 (Product Quantization - PQ) 倒排索引 (Inverted File Index - IVF) 分層可導(dǎo)航小世界 (Hierarchical Navigable Small World - HNSW) ANN算法的性能評估指標(biāo)：召回率 (Recall), 精度 (Precision), QPS (Queries Per Second) 動手實踐：使用ANN算法進行相似度搜索 |
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第二天：向量數(shù)據(jù)庫應(yīng)用與最佳實踐 模塊 5：向量數(shù)據(jù)庫選型與架構(gòu)設(shè)計 (上午) |
向量數(shù)據(jù)庫選型的考量因素：數(shù)據(jù)規(guī)模、查詢性能、易用性、成本、可擴展性 主流向量數(shù)據(jù)庫的對比分析：Milvus, Weaviate, Pinecone, Qdrant, FAISS 向量數(shù)據(jù)庫的部署架構(gòu)：單機部署、集群部署、云端部署 向量數(shù)據(jù)庫與其他組件的集成：數(shù)據(jù)源、AI模型、應(yīng)用服務(wù) 動手實踐：選擇適用于特定場景的向量數(shù)據(jù)庫 |
| 模塊 6：向量數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)建模與索引構(gòu)建 (上午) |
選擇合適的向量模型：根據(jù)應(yīng)用場景選擇合適的預(yù)訓(xùn)練模型或自定義訓(xùn)練模型 向量數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)類型：向量類型、標(biāo)量類型、元數(shù)據(jù)類型 創(chuàng)建向量數(shù)據(jù)庫的Schema：定義向量維度、數(shù)據(jù)類型、索引參數(shù) 向量數(shù)據(jù)庫的索引構(gòu)建：選擇合適的索引算法、調(diào)整索引參數(shù) 動態(tài)索引與增量索引 動手實踐：設(shè)計向量數(shù)據(jù)庫的Schema和索引 |
| 模塊 7：向量數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用開發(fā) (下午) |
使用向量數(shù)據(jù)庫的API：插入數(shù)據(jù)、刪除數(shù)據(jù)、查詢數(shù)據(jù) 向量數(shù)據(jù)庫的查詢語句：相似度搜索、范圍查詢、過濾查詢 向量數(shù)據(jù)庫的客戶端庫：Python, Java, Go, REST API 向量數(shù)據(jù)庫與AI模型的集成：embedding生成、模型推理 動手實踐：構(gòu)建一個簡單的圖像搜索應(yīng)用 |
| 模塊 8：向量數(shù)據(jù)庫最佳實踐與未來趨勢 (下午) |
性能優(yōu)化：數(shù)據(jù)分區(qū)、緩存、查詢優(yōu)化 監(jiān)控與報警：實時監(jiān)控數(shù)據(jù)庫狀態(tài)、及時發(fā)現(xiàn)問題 數(shù)據(jù)安全：訪問控制、數(shù)據(jù)加密、數(shù)據(jù)審計 向量數(shù)據(jù)庫的未來趨勢： 多模態(tài)數(shù)據(jù)支持：支持文本、圖像、音頻、視頻等多種類型的數(shù)據(jù) 自動化索引構(gòu)建：自動選擇合適的索引算法和參數(shù) 可解釋性：提供向量相似性的解釋 云原生：在云平臺上構(gòu)建彈性伸縮的向量數(shù)據(jù)庫 開放討論：學(xué)員分享對向量數(shù)據(jù)庫未來發(fā)展的看法 |
| 可選模塊 (根據(jù)客戶需求調(diào)整) |
向量索引算法源碼分析： 深入剖析HNSW、IVF等索引算法的源碼實現(xiàn) 特定向量數(shù)據(jù)庫平臺的實踐： 深入學(xué)習(xí)Milvus、Weaviate、Pinecone等平臺的使用方法和高級特性 向量數(shù)據(jù)庫與LLM的結(jié)合： 構(gòu)建基于向量數(shù)據(jù)庫的知識庫、問答系統(tǒng) |
| 工具與技術(shù)： |
向量數(shù)據(jù)庫：Milvus, Weaviate, Pinecone, Qdrant, FAISS 機器學(xué)習(xí)框架：TensorFlow, PyTorch 編程語言：Python, Java, Go API調(diào)用：RESTful API 云平臺：AWS, Azure, Google Cloud |
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第一天：向量數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)與核心技術(shù) 模塊 1：向量數(shù)據(jù)庫概述 (上午) 什么是向量 (Embedding)？ 向量的生成方法：Word2Vec, GloVe, FastText, Sentence-BERT, OpenAI Embeddings 傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫在處理向量數(shù)據(jù)時的局限性 向量數(shù)據(jù)庫的定義、目標(biāo)和優(yōu)勢：高性能相似度搜索、高可擴展性、支持多種數(shù)據(jù)類型 向量數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用場景：圖像搜索、文本檢索、推薦系統(tǒng)、異常檢測、生物信息學(xué) 主流向量數(shù)據(jù)庫介紹：Milvus, Weaviate, Pinecone, Qdrant, FAISS (Facebook AI Similarity Search) |
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模塊 2：向量索引技術(shù) (上午) 向量索引的類型：基于樹的索引、基于圖的索引、基于哈希的索引、基于量化的索引 常用的向量索引算法： K-D Tree (K-Dimensional Tree) Ball Tree HNSW (Hierarchical Navigable Small World) IVF (Inverted File Index) PQ (Product Quantization) 各種索引算法的優(yōu)缺點分析：搜索精度、搜索速度、內(nèi)存消耗 動手實踐：比較不同向量索引算法的性能 |
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模塊 3：相似度搜索 (下午) 相似度度量方法：歐氏距離 (Euclidean Distance), 余弦相似度 (Cosine Similarity), 點積 (Dot Product), Jaccard相似度 相似度搜索的類型：精確搜索、近似搜索 (Approximate Nearest Neighbor Search - ANN) 精確搜索的局限性：性能瓶頸 近似搜索的優(yōu)勢：提高搜索效率 動手實踐：使用不同的相似度度量方法計算向量之間的相似度 |
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模塊 4：近似最近鄰搜索 (ANN) 技術(shù) (下午) ANN的定義和目標(biāo)：在可接受的精度損失下，實現(xiàn)快速相似度搜索 常用的ANN算法： 局部敏感哈希 (Locality Sensitive Hashing - LSH) 乘積量化 (Product Quantization - PQ) 倒排索引 (Inverted File Index - IVF) 分層可導(dǎo)航小世界 (Hierarchical Navigable Small World - HNSW) ANN算法的性能評估指標(biāo)：召回率 (Recall), 精度 (Precision), QPS (Queries Per Second) 動手實踐：使用ANN算法進行相似度搜索 |
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第二天：向量數(shù)據(jù)庫應(yīng)用與最佳實踐 模塊 5：向量數(shù)據(jù)庫選型與架構(gòu)設(shè)計 (上午) 向量數(shù)據(jù)庫選型的考量因素：數(shù)據(jù)規(guī)模、查詢性能、易用性、成本、可擴展性 主流向量數(shù)據(jù)庫的對比分析：Milvus, Weaviate, Pinecone, Qdrant, FAISS 向量數(shù)據(jù)庫的部署架構(gòu)：單機部署、集群部署、云端部署 向量數(shù)據(jù)庫與其他組件的集成：數(shù)據(jù)源、AI模型、應(yīng)用服務(wù) 動手實踐：選擇適用于特定場景的向量數(shù)據(jù)庫 |
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模塊 6：向量數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)建模與索引構(gòu)建 (上午) 選擇合適的向量模型：根據(jù)應(yīng)用場景選擇合適的預(yù)訓(xùn)練模型或自定義訓(xùn)練模型 向量數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)類型：向量類型、標(biāo)量類型、元數(shù)據(jù)類型 創(chuàng)建向量數(shù)據(jù)庫的Schema：定義向量維度、數(shù)據(jù)類型、索引參數(shù) 向量數(shù)據(jù)庫的索引構(gòu)建：選擇合適的索引算法、調(diào)整索引參數(shù) 動態(tài)索引與增量索引 動手實踐：設(shè)計向量數(shù)據(jù)庫的Schema和索引 |
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模塊 7：向量數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用開發(fā) (下午) 使用向量數(shù)據(jù)庫的API：插入數(shù)據(jù)、刪除數(shù)據(jù)、查詢數(shù)據(jù) 向量數(shù)據(jù)庫的查詢語句：相似度搜索、范圍查詢、過濾查詢 向量數(shù)據(jù)庫的客戶端庫：Python, Java, Go, REST API 向量數(shù)據(jù)庫與AI模型的集成：embedding生成、模型推理 動手實踐：構(gòu)建一個簡單的圖像搜索應(yīng)用 |
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模塊 8：向量數(shù)據(jù)庫最佳實踐與未來趨勢 (下午) 性能優(yōu)化：數(shù)據(jù)分區(qū)、緩存、查詢優(yōu)化 監(jiān)控與報警：實時監(jiān)控數(shù)據(jù)庫狀態(tài)、及時發(fā)現(xiàn)問題 數(shù)據(jù)安全：訪問控制、數(shù)據(jù)加密、數(shù)據(jù)審計 向量數(shù)據(jù)庫的未來趨勢： 多模態(tài)數(shù)據(jù)支持：支持文本、圖像、音頻、視頻等多種類型的數(shù)據(jù) 自動化索引構(gòu)建：自動選擇合適的索引算法和參數(shù) 可解釋性：提供向量相似性的解釋 云原生：在云平臺上構(gòu)建彈性伸縮的向量數(shù)據(jù)庫 開放討論：學(xué)員分享對向量數(shù)據(jù)庫未來發(fā)展的看法 |
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可選模塊 (根據(jù)客戶需求調(diào)整) 向量索引算法源碼分析： 深入剖析HNSW、IVF等索引算法的源碼實現(xiàn) 特定向量數(shù)據(jù)庫平臺的實踐： 深入學(xué)習(xí)Milvus、Weaviate、Pinecone等平臺的使用方法和高級特性 向量數(shù)據(jù)庫與LLM的結(jié)合： 構(gòu)建基于向量數(shù)據(jù)庫的知識庫、問答系統(tǒng) |
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工具與技術(shù)： 向量數(shù)據(jù)庫：Milvus, Weaviate, Pinecone, Qdrant, FAISS 機器學(xué)習(xí)框架：TensorFlow, PyTorch 編程語言：Python, Java, Go API調(diào)用：RESTful API 云平臺：AWS, Azure, Google Cloud |
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