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本文为 Jina AI Co-founder & CTO 王楠，在 2021 年 12 月 25 日 Python Meetup Beijing 的分享实录，内附 Demo 及 PPT 地址。
浏览本文，你将对神经搜寻 (Neural Search)、Jina 及 Finetuner，有较为全面的理解。
本文内容概览
神经搜寻：用非结构化数据搜寻非结构化数据
结构化数据， 以罕用的数据库为代表，其所有信息都是定义好的，能够间接进行疾速搜寻。
与结构化数据绝对应的，即非结构化数据， 这类数据没有间接可供搜寻的结构化信息。
常见的非结构化数据包含 PDF 文档、视频、音乐等
据 MongoDB 统计，咱们身边 80%~90% 的数据，都属于非结构化数据，所以，非结构化数据的搜寻，是一个十分重要的问题。
非结构化数据自身蕴含丰盛的信息，但这些信息必须借助工具抽取和加工。得益于深度学习及人工智能技术的迅猛发展，过来十几年间，产生了很多能够用于抽取非结构化数据信息的深度学习模型。
一方面，各种分类模型能够准确地给视频、照片等非结构化数据打标签；另一方面，还能够 利用深度学习模型，把非结构化的数据表示为向量。
利用深度学习模型解决非结构化数据的两种思路
在向量空间中，类似数据汇聚合在一起，不同数据则会扩散在空间的不同地位。依据用户查问的数据，在向量空间中寻找近邻， 就能够实现非结构化数据的搜寻。
神经搜寻特指应用非结构化数据搜寻非结构化数据，深度学习模型和向量索引是神经搜寻的重要组成部分。
神经搜寻零碎包含两个要害因素：深度学习模型及向量索引，这两点也是神经搜寻零碎和传统搜寻零碎的区别。
神经搜寻零碎的利用，包含以图搜图、以文字搜图、Question-Answering（问答机器人）、照片去重、海量标签分类等。
神经搜寻零碎的利用场景
因为神经搜寻是一个全新的畛域，短少零碎搭建的对立工具，开发者通常须要同时理解包含分布式系统、深度学习框架以及网络服务方面的常识，为此咱们设计了 Jina。
Jina：简略易用的云原生神经搜寻框架
Jina 是一款主打易用性及云原生的神经搜寻框架， 于 2020 年 4 月在 GitHub 开源，截至目前已播种 13.1k Star（最新数据）。
Jina 屡次登上了 GitHub 寰球 Trending 排行榜第一名，最近还被收录进了 2021 年度寰球最受欢迎的 10 个 Python 库榜单，目前已有 200 多名贡献者。
拜访 Jina GitHub
拜访 Python 库榜单
Jina 中包含三个重要概念：Document、Executor 和 Flow。
Document：封装非结构化数据；Executor：实现神经搜寻零碎所须要的不同模块；Flow：将 Executor 连接起来
Document 是 Jina 中一个根底的数据类型， 能够帮忙开发者不便地形容非结构化数据，相当于 Numpy 中的 ndarray 或 PyTorch 中的 Tensor。一组 Document 形成一个 DocumentArray，开发者能够像应用 Python 原生的 list 一样应用 DocumentArray。
Executor 对应神经搜寻零碎中的不同模块， 实现对数据处理的外围性能。Flow 则对应整套神经搜寻零碎， 将多个 Executor 连接起来，构建成一套残缺的搜寻零碎。
Jina 不仅能够不便地在本地调试，也能够疾速的以服务模式进行部署。Jina 原生提供 Swagger-UI，不便代码调试。
Jina 中的 Debug 工具操作便捷，可间接可视化所有申请和后果
此外，将 Jina 部署到 Kubernetes 零碎中也非常简单， 仅用几行代码，就能够实现部署。
开发者如果本人设计神经搜寻零碎，往往须要自行保护一套工具链，包含构建模型预测服务、保护向量索引等，Jina 通过将整个流程封装成一个残缺零碎，提供对立的接口，极大升高了神经搜寻零碎的开发成本。
Finetuner：一行代码解决模型调优
用 Jina 从零搭建一套神经搜寻零碎，约须要 1~2 天，然而对模型进行调优，往往须要 1-2 周甚至更长时间。
用 Jina 搭建一套神经搜寻零碎，约有 87.5% 的工夫用于调优
为了帮忙开发者更快、更简洁地调试神经搜寻零碎， 咱们设计了 Finetuner。
用 Finetuner 对模型进行调优，共包含三个步骤：
1、载入数据
2、载入模型（下图示例中应用的是 PyTorch resnet50 模型）
3、将模型和数据传给 Finetuner 的 fit() 函数，Finetuner 就能够主动对模型进行微调
Finetuner：一行代码搞定调优过程
Finetuner 次要蕴含三个模块，别离与炼丹师们训练模型的三个步骤一一对应：Labeler 对应数据筹备，Tailer 对应模型搭建，Tuner 对应模型训练。
Finetuner 反对 PaddlePaddle、PyTorch 及 Keras 三个框架
Labeler
Labeler 在理论中应用较少
Labeler 次要蕴含两局部：前端页面 (UI) 和存储 (Data Storage)。
Tailer
Tailer 的次要工作是筹备模型
因为咱们接触到的大部分模型，并不是为搜寻场景设计的，无奈把非结构化数据，间接转换成向量示意，所以咱们须要应用 Tailer。
Tailer 的输出是一个任意模型，输入是一个新模型，这个新的模型能够计算非结构化数据的向量示意。
除此之外，Tailer 模块中还提供一些实用功能，如开发者能够指定解冻模型中的某些层。此外 Tailer 还提供可视化网络结构的 display 函数。
Tuner
Tuner 对应模型训练的步骤
Tuner 的外围包含四个局部：dataset、sampler、miner、loss。
loss： 实现了搜寻场景下，罕用的两个损失函数 Triple loss 和 Siamese loss。
dateset 和 sampler 则次要是针对搜寻场景，生成模型训练须要的数据样本。
dataset 对数据进行对立封装，sampler 会在对立数据结构的根底上，对数据进行各种操作，生产出训练模型时须要的三元组或二元组。
明天咱们次要介绍了 Jina 和 Finetuner。在 Jina 生态中，Jina 解决开发者搭建神经搜寻零碎的问题，Finetuner 解决搭建过程中模型微调的问题。另一个咱们没有介绍的重要成员是 Jina Hub。
Jina Hub 是一个 Executer 的分享平台，开发者能够不便地在 Jina Hub 上，和团队或社区分享本人的 Executer。
答现场问：开发者们问 Jina
1、 Jina 是否思考围绕具体场景，进行产品化？
Jina 自身是一个工具，而不是一个产品，咱们心愿赋能开发者，由开发者依据理论场景进行产品化。
每个开发者都有本人相熟的产品和业务，具备业余畛域的常识，这些货色并不是通用的常识，也很难迁徙到别的中央。
咱们心愿开发者能通过 Jina 或 Finetuner，搭建定制化搜寻零碎，从而构建针对具体场景的产品。
2、用 Jina 搭建的神经搜寻零碎，是否兼容通用搜寻倒排索引的搜寻？
是的，传统搜寻齐全能够和 Jina 交融。
以 DocQA 为例，第一步是拉取候选，通过向量索引把所有类似段落找进去。第二步是用计算量更大的深度学习模型，从段落里把须要的答案找进去。
在第一步做召回时，能够用基于向量索引的办法，也能够基于传统的 TF-IDF 或 bm25。因而在 Jina 里应用传统倒排索引做召回，是齐全能够的。
3、用 Jina 搭建一套神经搜寻零碎，须要多少计算资源？
用 Jina 搭建神经搜寻零碎须要的资源，齐全取决于业务需要，如数据量、稳定性要求、要求的响应工夫等。
繁多数据类型，如果数据量在百万以内，CPU 齐全应酬得了；如果数据量比拟大，比方要搜寻上亿个视频，且要求毫秒级别的反馈，那就必须要用 GPU。
4、利用 Jina 是否搜寻 PDF 中的具体内容？
能够的，咱们曾经有企业客户利用 Jina，搭建公司外部资源的搜寻零碎，其中就包含 PDF 搜寻。客户能够实现通过文字间接搜寻相干语义内容，或通过文字匹配 PDF 中的图片。
2022 Python Meetup，重磅来袭
2022 年，Python Meetup 将在上海、杭州、长沙等地召开，Jina 也将为各地开发者带来最新的神经搜寻技术分享，以及最炫酷的周边礼品。
欢送关注 Jina AI，理解最新线下流动停顿~
本次流动的相干链接：
次要的 Jina 仓库：get.jina.ai
Finetuner 官网:finetuner.jina.ai
本次分享的 Demo：hub.jina.ai
参加社区奉献：github.com/jina-ai/
本次分享 PPT：Here
退出 Jina AI
Jina AI 刚刚实现了 3000 万美金 A 轮融资，咱们心愿利用这笔资金，吸引更多置信开源力量、置信神经搜寻美好未来的小伙伴退出，独特为寰球开源社区做奉献。
理解岗位详情，请拜访 https://jina.ai/careers/
