client-vector-search - 高性能的客户端向量搜索库，支持浏览器和服务器端

项目介绍：client-vector-search

client-vector-search是一个强调在客户端进行矢量搜索的库，能够实现文档嵌入、搜索及缓存功能。该库不仅可以在浏览器中使用，也支持在服务器端操作。此外，其性能超过了OpenAI提供的text-embedding-ada-002，并且在速度上远胜于Pinecone及其他矢量数据库。

这个库的创始人也是searchbase.app平台的创建者，为满足产品及客户需求开发了此工具，并将在产品中正式使用。用户可以放心，client-vector-search将持续获得维护与更新。

项目特点

文档嵌入：默认使用transformers（例如gte-small，约30MB）进行嵌入。
余弦相似度：计算嵌入向量之间的余弦相似度。
客户端索引创建及搜索：支持在客户端直接创建索引及执行搜索操作。
缓存支持：支持使用浏览器缓存来存储向量。

项目持续在进步，并有许多值得期待的改进计划。

项目路线图

我们的目标是构建一个超级简单且快速的矢量搜索工具，支持处理数百到数千个矢量，对99%的使用场景做出覆盖（每个用户大约1千个矢量）。我们计划将响应时间保持在100毫秒以下，并进一步简化复杂性。

计划任务

引入在Node和浏览器环境均可运行的HNSW索引，不依赖于HNSW绑定库。
为库增加完善的测试套件及持续集成/持续交付（CI/CD）。
- 包括简单的健康测试。
- 使用Jest模拟@xenova/transformers。
- 进行性能测试，监控召回率、内存使用量、CPU使用等指标。

快速开始

client-vector-search库提供了一种即插即用的方案，用户能够轻松进行文档嵌入与矢量搜索。下面是一个快速启动的指导：

import { getEmbedding, EmbeddingIndex } from 'client-vector-search';

// getEmbedding是一个异步函数，需要使用'await'或'.then()'以获取结果
const embedding = await getEmbedding("Apple"); // 返回嵌入向量以number[]的形式

// 每个对象需有一个类型为number[]的'embedding'属性
const initialObjects = [
  { id: 1, name: "Apple", embedding: embedding },
  { id: 2, name: "Banana", embedding: await getEmbedding("Banana") },
  { id: 3, name: "Cheddar", embedding: await getEmbedding("Cheddar") },
  { id: 4, name: "Space", embedding: await getEmbedding("Space") },
  { id: 5, name: "database", embedding: await getEmbedding("database") },
];
const index = new EmbeddingIndex(initialObjects); // 创建索引

// 查询应是一个类型为number[]的嵌入向量
const queryEmbedding = await getEmbedding('Fruit'); // 查询嵌入
const results = await index.search(queryEmbedding, { topK: 5 }); // 返回相似度最高的对象

// 指定存储类型
await index.saveIndex('indexedDB');
const results = await index.search([1, 2, 3], {
  topK: 5,
  useStorage: 'indexedDB',
  // storageOptions: { // 仅在重写默认值时使用
  //   indexedDBName: 'clientVectorDB',
  //   indexedDBObjectStoreName: 'ClientEmbeddingStore',
  // },
});

console.log(results);

await index.deleteIndexedDB(); // 如果重写默认值，请指定数据库名称

故障排除

NextJS 整合

在NextJS项目中使用此库时，需要更新next.config.js文件，以包含以下内容：

module.exports = {
  // 重写默认的webpack配置
  webpack: (config) => {
    // 请参阅 https://webpack.js.org/configuration/resolve/#resolvealias
    config.resolve.alias = {
      ...config.resolve.alias,
      sharp$: false,
      "onnxruntime-node$": false,
    };
    return config;
  },
};

页面加载后模型加载

在生成嵌入前初始化模型，以保证模型加载完成后再使用它，有助于提升用户体验。

import { initializeModel } from "client-vector-search"
...
  useEffect(() => {
    try {
      initializeModel();
    } catch (e) {
      console.log(e);
    }
  }, []);

使用指南

本指南提供了关于库主要功能的逐步操作说明，涵盖从字符串生成嵌入到在索引中执行添加、更新及删除操作。还包括如何将索引保存至数据库及在其中执行搜索操作的说明。在完整的参考文档完成之前，用户可以在本指南中找到全部方法及其用法。每一步均附有代码示例以表明方法的具体使用，用户可自行尝试以获得更深入的了解。

步骤1：生成字符串嵌入

使用getEmbedding方法生成给定字符串的嵌入。

const embedding = await getEmbedding("Apple"); // 以number[]形式返回嵌入

注意：getEmbedding是异步的，请确保使用await。

步骤2：计算余弦相似度

计算两个嵌入之间的余弦相似度。

const similarity = cosineSimilarity(embedding1, embedding2, 6);

注意：两个嵌入的长度应一致。

步骤3：创建索引

用初始对象数组创建索引，每个对象必须包含一个'嵌入'属性。

const initialObjects = [...];
const index = new EmbeddingIndex(initialObjects);

步骤4：添加到索引

向索引中添加一个对象。

const objectToAdd = { id: 6, name: 'Cat', embedding: await getEmbedding('Cat') };
index.add(objectToAdd);

步骤5：更新索引

更新索引中的已有对象。

const vectorToUpdate = { id: 6, name: 'Dog', embedding: await getEmbedding('Dog') };
index.update({ id: 6 }, vectorToUpdate);

步骤6：从索引中移除

从索引中移除一个对象。

index.remove({ id: 6 });

步骤7：从索引中检索

检索索引中的对象。

const vector = index.get({ id: 1 });

步骤8：搜索索引

使用查询嵌入在索引中进行搜索。

const queryEmbedding = await getEmbedding('Fruit');
const results = await index.search(queryEmbedding, { topK: 5 });

步骤9：打印索引

在控制台打印整个索引。

index.printIndex();

步骤10：保存索引至IndexedDB（浏览器）

将索引保存至持久性IndexedDB数据库。

await index.saveIndex("indexedDB", { DBName: "clientVectorDB", objectStoreName:"ClientEmbeddingStore"})

重要：在IndexedDB中搜索

在IndexedDB中执行搜索操作。

const results = await index.search(queryEmbedding, {
  topK: 5,
  useStorage: "indexedDB",
  storageOptions: { // 仅在希望重写默认选项时使用，默认值如下
    indexedDBName: 'clientVectorDB',
    indexedDBObjectStoreName: 'ClientEmbeddingStore'
  }
});

删除数据库

删除整个数据库。

await IndexedDbManager.deleteIndexedDB("clientVectorDB");

删除对象存储

从数据库中删除对象存储。

await IndexedDbManager.deleteIndexedDBObjectStore("clientVectorDB", "ClientEmbeddingStore");

检索全部对象

从特定对象存储中检索全部对象。

const allObjects = await IndexedDbManager.getAllObjectsFromIndexedDB("clientVectorDB", "ClientEmbeddingStore");

以上就是client-vector-search项目的详细介绍，它旨在为用户提供一个高效且易用的客户端矢量搜索工具。通过本指南，相信用户可更好地理解和使用该库。