嵌入文本,当文本长度超过模型最大上下文长度时

2023年1月18日
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OpenAI 的嵌入模型无法嵌入超过最大长度的文本。最大长度因模型而异,并以tokens(而非字符串长度)衡量。如果您不熟悉 token 化,请查看如何使用 tiktoken 计数 tokens

此 notebook 展示了如何处理长度超过模型最大上下文长度的文本。我们将演示如何使用 text-embedding-3-small 的嵌入,但相同的想法可以应用于其他模型和任务。要了解有关嵌入的更多信息,请查看OpenAI 嵌入指南

from openai import OpenAI
import os
import openai
from tenacity import retry, wait_random_exponential, stop_after_attempt, retry_if_not_exception_type

client = OpenAI(api_key=os.environ.get("OPENAI_API_KEY", "<your OpenAI API key if not set as env var>"))

EMBEDDING_MODEL = 'text-embedding-3-small'
EMBEDDING_CTX_LENGTH = 8191
EMBEDDING_ENCODING = 'cl100k_base'

# let's make sure to not retry on an invalid request, because that is what we want to demonstrate
@retry(wait=wait_random_exponential(min=1, max=20), stop=stop_after_attempt(6), retry=retry_if_not_exception_type(openai.BadRequestError))
def get_embedding(text_or_tokens, model=EMBEDDING_MODEL):
    return client.embeddings.create(input=text_or_tokens, model=model).data[0].embedding

text-embedding-3-small 模型具有 8191 个 tokens 的上下文长度,使用 cl100k_base 编码,我们可以看到超出此限制会导致错误。

long_text = 'AGI ' * 5000
try:
    get_embedding(long_text)
except openai.BadRequestError as e:
    print(e)
Error code: 400 - {'error': {'message': "This model's maximum context length is 8192 tokens, however you requested 10001 tokens (10001 in your prompt; 0 for the completion). Please reduce your prompt; or completion length.", 'type': 'invalid_request_error', 'param': None, 'code': None}}

显然,我们希望避免这些错误,尤其是在以编程方式处理大量嵌入时。然而,我们仍然可能面临长度超过最大上下文长度的文本。下面我们描述并提供处理这些较长文本的主要方法的方案:(1)简单地将文本截断到最大允许长度,以及(2)分块文本并分别嵌入每个块。

1. 截断输入文本

最简单的解决方案是将输入文本截断到最大允许长度。由于上下文长度以 tokens 衡量,我们必须先对文本进行 token 化,然后再进行截断。API 接受文本或 tokens 形式的输入,因此只要您注意使用适当的编码,就不需要将 tokens 转换回字符串形式。以下是这样一个截断函数的示例。

import tiktoken

def truncate_text_tokens(text, encoding_name=EMBEDDING_ENCODING, max_tokens=EMBEDDING_CTX_LENGTH):
    """Truncate a string to have `max_tokens` according to the given encoding."""
    encoding = tiktoken.get_encoding(encoding_name)
    return encoding.encode(text)[:max_tokens]

我们之前的示例现在可以正常工作,没有错误。

truncated = truncate_text_tokens(long_text)
len(get_embedding(truncated))
1536

2. 分块输入文本

虽然截断有效,但丢弃潜在的相关文本是一个明显的缺点。另一种方法是将输入文本分成块,然后单独嵌入每个块。然后,我们可以单独使用块嵌入,或以某种方式组合它们,例如平均(按每个块的大小加权)。

我们将从Python 自己的 cookbook 中获取一个函数,该函数将序列分解成块。

from itertools import islice

def batched(iterable, n):
    """Batch data into tuples of length n. The last batch may be shorter."""
    # batched('ABCDEFG', 3) --> ABC DEF G
    if n < 1:
        raise ValueError('n must be at least one')
    it = iter(iterable)
    while (batch := tuple(islice(it, n))):
        yield batch

现在我们定义一个函数,该函数将字符串编码为 tokens,然后将其分解成块。

def chunked_tokens(text, encoding_name, chunk_length):
    encoding = tiktoken.get_encoding(encoding_name)
    tokens = encoding.encode(text)
    chunks_iterator = batched(tokens, chunk_length)
    yield from chunks_iterator

最后,我们可以编写一个函数,该函数可以安全地处理嵌入请求,即使输入文本的长度超过最大上下文长度,方法是将输入 tokens 分块并单独嵌入每个块。可以将 average 标志设置为 True 以返回块嵌入的加权平均值,或设置为 False 以仅返回未修改的块嵌入列表。

import numpy as np


def len_safe_get_embedding(text, model=EMBEDDING_MODEL, max_tokens=EMBEDDING_CTX_LENGTH, encoding_name=EMBEDDING_ENCODING, average=True):
    chunk_embeddings = []
    chunk_lens = []
    for chunk in chunked_tokens(text, encoding_name=encoding_name, chunk_length=max_tokens):
        chunk_embeddings.append(get_embedding(chunk, model=model))
        chunk_lens.append(len(chunk))

    if average:
        chunk_embeddings = np.average(chunk_embeddings, axis=0, weights=chunk_lens)
        chunk_embeddings = chunk_embeddings / np.linalg.norm(chunk_embeddings)  # normalizes length to 1
        chunk_embeddings = chunk_embeddings.tolist()
    return chunk_embeddings

再一次,我们现在可以处理长输入文本了。

average_embedding_vector = len_safe_get_embedding(long_text, average=True)
chunks_embedding_vectors = len_safe_get_embedding(long_text, average=False)

print(f"Setting average=True gives us a single {len(average_embedding_vector)}-dimensional embedding vector for our long text.")
print(f"Setting average=False gives us {len(chunks_embedding_vectors)} embedding vectors, one for each of the chunks.")
Setting average=True gives us a single 1536-dimensional embedding vector for our long text.
Setting average=False gives us 2 embedding vectors, one for each of the chunks.

在某些情况下,在段落边界或句子边界上拆分块可能更有意义,以帮助保留文本的含义。