EDB Postgres 向量搜尋怎麼做?核心技巧公開

在生成式 AI(GenAI)時代,使用者期待系統能理解語意與意圖,而非僅比對文字。向量搜尋正是實現這種智慧搜尋的關鍵技術,可將資料轉換成向量,捕捉語意與特徵,為現代 AI 應用提供基礎。

什麼是向量搜尋?為什麼重要

向量搜尋依據語意或資料特徵找到相似內容,即使文字或數值完全不相符。

例如,查詢「如何重設密碼?」時,系統仍能找到《登入憑證重設步驟》,即使字詞不同。這種以語意而非文字匹配的能力,是建構智慧應用的關鍵。

向量搜尋應用廣泛,包括:

  • 語意搜尋:理解查詢意圖,超越關鍵字比對。像客服平台輸入「無法登入」,仍可找到「密碼重設」文章。
  • 文件檢索:將報告、知識庫或工單轉為向量,快速找到最相關內容,並支援 RAG 提供上下文答案。
  • 文件比較:銀行、保險或稽核可比對大量文件,即使改寫或重組,也能找出重複或相似內容。
  • 圖像相似性搜尋:向量可表示視覺特徵,電商推薦相似商品,媒體檢測重複或近似圖片。
  • 推薦系統:將使用者與商品向量存於 Postgres,依語意相似度推薦商品、電影或文章,考量偏好、購買紀錄或評論情感。

透過 EDB Postgres 的 pgvector 擴充功能,向量資料可直接存放、索引與查詢,讓 AI 任務與企業現有交易或分析工作無縫整合。

向量搜尋如何運作?

向量搜尋的運作方式,是將資料轉成向量(embedding),再依相似度找出最相關內容。具體流程可分為四個步驟:

  1. 向量生成:使用模型(如 OpenAI、BERT、CLIP)將文字、圖片或音訊轉為多維浮點數向量,就像為語意建立「GPS座標」,概念相似的向量會聚在一起。
  2. 存放於 Postgres:透過 pgvector 將向量存入專用欄位,每列對應一份文件、圖片或資料紀錄。
  3. 相似度搜尋:查詢先轉為向量,再比對資料庫向量的相似度(如餘弦距離或歐氏距離)。
  4. 排序與回傳:系統依相似度分數排序,回傳最相關結果。

這種架構簡單卻強大,將結構化資料、非結構化資料與向量搜尋整合在同一 Postgres 平台中,實現高效、統一的搜尋體驗。

向量搜尋的相似度指標

向量搜尋的核心在於比較向量,找出哪些已存向量最接近查詢向量。不同的距離指標決定了「相似度」的計算方式。

兩個最常用的指標是 餘弦相似度 (Cosine Similarity)歐氏距離 (Euclidean Distance),兩者皆由 pgvector 原生支援。

方面餘弦相似度 (Cosine Similarity)歐氏距離 (Euclidean Distance)
定義比較兩向量夾角,只看方向,忽略長度比較兩向量直線距離(L2 範數),考慮方向與長度
值範圍-1 到 1(實務上多為 0~1),越高越相似0 到 ∞,越低越相似
對向量長度影響忽略長度差異,方向相同視為相似對長度敏感,尺度差異會影響距離
適用場景文字向量,語意在方向上,適合已標準化特徵空間圖像或特徵集,數值大小有意義(如像素強度、顏色直方圖)
文字搜尋適合句子/詞向量(BERT、OpenAI、fastText),效果佳可用,但若向量尺度不同可能結果不準確
影像搜尋適合標準化深度特徵向量(CLIP、ResNet),尺度不影響適合原始或未標準化特徵,特別是像素空間或未縮放 CNN 輸出
計算成本標準化後與歐氏距離相似,通常更快複雜度類似,可能需先標準化以公平比較
對資料縮放敏感度不受統一縮放影響對縮放敏感,需要預處理/標準化

向量搜尋的索引與擴充

當資料量從數千筆向量增加到數百萬筆時,逐一比對每個向量的「暴力搜尋」成本太高,這時向量索引就很重要。

什麼是向量索引?

向量索引會將向量依特徵分群或組織,讓系統能快速找到相似向量,而不需掃描整個資料集。

常見向量索引類型

  • IVF(Inverted File Index):將向量分成多個群集,僅在最相關群集內搜尋。
  • HNSW(Hierarchical Navigable Small World):圖結構索引,將相似向量連結,提供超快查詢速度。
  • PQ(Product Quantization):將向量壓縮成較小表示,降低儲存與計算成本。

近似最近鄰搜尋(ANN)

ANN 能有效擴充向量搜尋規模,不必找出精確最近鄰,只找到「近似最近鄰」,以極小精度換取大幅效能提升。

對於即時 AI 場景,如:聊天機器人、推薦系統或語意搜尋等,ANN 索引提供了速度與精準度的理想平衡。

EDB Postgres AI 向量搜尋

雖然市面上出現許多新向量資料庫(如 Pinecone、Milvus、Weaviate 等),企業仍偏好 EDB Postgres,原因包括:

  • 統一平台
    利用 pgvector,無需額外資料庫存放向量,AI 工作負載可直接在處理交易或分析資料的 Postgres 實例中運行,架構更簡單。
  • 企業級可靠性
    EDB Postgres 延續 Postgres 多年的穩定性,提供企業級可靠性、複寫與高可用性,適合關鍵任務,不同於實驗性向量資料庫。
  • 無縫整合
    支援各種擴充套件、FDW 與整合框架,讓結構化資料、向量與外部 AI 模型能混合分析。
  • 彈性擴充
    搭配 EDB Postgres Advanced Server、WarehousePG 或 Postgres Distributed,可跨節點擴充向量運算,同時兼顧分析效能與向量相似度搜尋。
  • 治理與安全
    金融、公共單位等行業對資料治理與自主管控要求高,在 EDB Postgres 上執行向量搜尋可確保資料主權、稽核與合規性。

結語

在生成式 AI 的應用中,向量搜尋是核心,但穩定性才是落地關鍵。透過 EDB Postgres 與 pgvector 的整合,你可以在熟悉的 SQL 環境中處理語意搜尋與 RAG,不需要額外維護一套複雜的專用向量資料庫。

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本文翻譯自:Getting Started with Vector Search in EDB Postgres

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