Hybrid Search

在 Zilliz Cloud 中，我们引入了多向量支持与 hybrid search 框架，支持在单一 collection 内整合多个向量字段。不同的向量字段能够承载不同维度或类型的 embedding 模型，或描述同一 entity 的多模态数据，极大地提升了信息的丰富性和多样性。多向量和 hybrid search 功能在综合搜索场景中尤为突出，例如，它能够基于图片、声音、指纹等多种属性，在向量库中精准定位到最相似的个体，为用户提供更全面、更精准的搜索体验。

Hybrid search 支持在多个向量字段上执行搜索请求，通过采用 reranking 策略，如互惠排序融合（Reciprocal Rank Fusion）和加权评分（Weighted Scoring），来整合和优化搜索结果。有关更多 reranking 策略，请参阅 Reranking。

📘说明

此功能目前仅适用于已升级到 Beta 版的 Zilliz Cloud 集群。

在本教程中，您将了解到：

为不同向量字段的相似性搜索创建多个 AnnSearchRequest 实例；
配置 reranking 策略以整合来自多个 AnnSearchRequest 的搜索结果；
调用 hybrid search() 方法执行 hybrid search。

📘说明

本页面的代码示例采用 PyMilvus ORM 模块与 Zilliz Cloud 进行交互。我们正积极开发使用新 MilvusClient SDK 的代码示例，敬请期待。

准备工作

在 hybrid search 之前，请确保您有一个包含多个向量字段的 collection。以下是创建一个名为 test_collection 的 collection 示例代码，该 collection 包含两个向量字段，filmVector 和 posterVector，并向其中插入随机 entity。

from pymilvus import connections, Collection, FieldSchema, CollectionSchema, DataType
import random

CLUSTER_ENDPOINT="YOUR_CLUSTER_ENDPOINT" # Set your cluster endpoint
TOKEN="YOUR_CLUSTER_TOKEN" # Set your token

# Connect to cluster
connections.connect(
    uri=CLUSTER_ENDPOINT, 
    token=API_KEY
)

# Create schema
fields = [
    FieldSchema(name="film_id", dtype=DataType.INT64, is_primary=True),
    # Vector field for film vectors
    FieldSchema(name="filmVector", dtype=DataType.FLOAT_VECTOR, dim=5), 
    # Vector field for poster vectors
    FieldSchema(name="posterVector", dtype=DataType.FLOAT_VECTOR, dim=5)] 

schema = CollectionSchema(fields=fields,enable_dynamic_field=False)

# Create collection
collection = Collection(name="test_collection", schema=schema)

# Create index for each vector field
index_params = {
    "metric_type": "L2",
    "index_type": "AUTOINDEX",
    "params": {"nlist": 128},
}

collection.create_index("filmVector", index_params)
collection.create_index("posterVector", index_params)

# Generate random entities to insert
entities = []

for _ in range(1000):
    # generate random values for each field in the schema
    film_id = random.randint(1, 1000)
    film_vector = [ random.random() for _ in range(5) ]
    poster_vector = [ random.random() for _ in range(5) ]

    # creat a dictionary for each entity
    entity = {
        "film_id": film_id,
        "filmVector": film_vector,
        "posterVector": poster_vector
    }

    # add the entity to the list
    entities.append(entity)
    
collection.insert(entities)

步骤 1：创建多个 AnnSearchRequest 实例

在 hybrid search 中，通过 hybrid_search() API 可以在一次调用中执行多个 ANN search 请求。每个 AnnSearchRequest 代表对指定向量字段的一次单独 search 请求。

以下示例创建了两个 AnnSearchRequest 实例，用于对两个不同的向量字段进行单独的相似性搜索。

from pymilvus import AnnSearchRequest

# Create ANN search request 1 for filmVector
query_filmVector = [[0.8896863042430693, 0.370613100114602, 0.23779315077113428, 0.38227915951132996, 0.5997064603128835]]

search_param_1 = {
    "data": query_filmVector, # Query vector
    "anns_field": "filmVector", # Vector field name
    "param": {
        "metric_type": "L2" # This parameter value must be identical to the one used in the collection schema
    },
    "limit": 2 # Number of search results to return in this AnnSearchRequest
}
request_1 = AnnSearchRequest(**search_param_1)

# Create ANN search request 2 for posterVector
query_posterVector = [[0.02550758562349764, 0.006085637357292062, 0.5325251250159071, 0.7676432650114147, 0.5521074424751443]]
search_param_2 = {
    "data": query_posterVector, # Query vector
    "anns_field": "posterVector", # Vector field name
    "param": {
        "metric_type": "L2" # This parameter value must be identical to the one used in the collection schema
    },
    "limit": 2 # Number of search results to return in this AnnSearchRequest
}
request_2 = AnnSearchRequest(**search_param_2)

# Store these two requests as a list in `reqs`
reqs = [request_1, request_2]

参数：

AnnSearchRequest (object)

执行单次 ANN search 请求的类。一次 hybrid search 操作可以包含 1 到 1024 个 AnnSearchRequest 对象。
data (list)

用于单次 AnnSearchRequest 的查询向量。目前，该参数只接受包含单个查询向量的列表，例如 [[0.5791814851218929, 0.5792985702614121, 0.8480776460143558, 0.16098005945243, 0.2842979317256803]]。该参数未来将扩展接受多个查询向量。
anns_field (string)

用于单次 AnnSearchRequest 的向量字段名称。
param (dict)

用于单次 AnnSearchRequest 的 search 参数。这些参数与 single-vector search 的参数相同。更多信息，请参考 Search 参数。
limit (int)

单次 AnnSearchRequest 返回的最大结果数。该参数仅影响单次 AnnSearchRequest 返回的结果数量，不直接影响 hybrid search 的最终返回结果数。在 hybrid search 中，最终结果是通过组合和 reranking 多个 AnnSearchRequest 实例的结果来确定的。

步骤 2：配置 reranking 策略

在创建 AnnSearchRequest 实例后，配置 reranking 策略以综合并重排序各 AnnSearchRequest 的返回结果。目前支持以下 reranking 策略：

使用加权评分（Weighted Scoring）

WeightedRanker 用于为基于各向量字段的 search 结果分配权重。如果基于某个向量字段的 search 结果比其他字段更重要，可以通过 WeightedRanker(value1, value2, ..., valueN) 在组合搜索结果中体现权重优先级。
```
from pymilvus import WeightedRanker
# Use WeightedRanker to combine results with specified weights
# Assign weights of 0.8 to text search and 0.2 to image search
rerank = WeightedRanker(0.8, 0.2)  
```
使用 WeightedRanker 时，请注意：
- 每个权重值的范围为 0（最不重要）到 1（最重要），权重值将影响最终的聚合评分。
- 在 WeightedRanker 中指定的权重值总数应等于您创建的 AnnSearchRequest 实例的数量。

使用互惠排序融合（Reciprocal Rank Fusion）

# Alternatively, use RRFRanker for reciprocal rank fusion reranking
rerank = RRFRanker()

步骤 3：执行 hybrid search

在设置好 AnnSearchRequest 实例和 reranking 策略后，使用 hybrid_search() 方法执行 hybrid search。

# Before conducting hybrid search, load the collection into memory.
collection.load()

res = collection.hybrid_search(
    reqs, # List of AnnSearchRequests created in step 1
    rerank, # Reranking strategy specified in step 2
    limit=2 # Number of final search results to return
)

print(res)

参数：

reqs (list)

Search 请求的列表，每个请求都是一个 AnnSearchRequest 对象。每个 search 请求可以对应不同的向量字段和一组不同的 search 参数。
rerank (object)

Reranking 策略。可选值包括：
- WeightedRanker(value1, value2, ..., valueN)
- RRFRanker()
limit (int)

Hybrid search 最终返回的最大结果数量。

最终，将返回类似以下的 search 结果：

["['id: 844, distance: 0.006047376897186041, entity: {}', 'id: 876, distance: 0.006422005593776703, entity: {}']"]

使用限制

通常，每个 collection 默认最多可以包含 4 个向量字段。
Hybrid search 时，若 collection 中的向量字段仅部分完成了索引构建或加载，搜索操作将触发错误提示。
目前，在 hybrid search 中，每个 AnnSearchRequest 只能包含一个查询向量。

常见问题

Hybrid search 适用于哪些场景？

Hybrid search 适用于追求高精度的复杂场景，尤其是需要通过多维、多样的向量来表示单个 entity 的场景。这包括将同一数据（如一句话）通过不同 embedding 模型处理，或是将多模态信息（如个人图像、指纹和声纹）转换为多种向量格式的情况。通过为这些向量分配权重，它们的综合影响能够显著提升召回效果，增强搜索结果的有效性，为用户提供更全面、更精准的搜索体验。
加权排序器（weighted reranker）如何确保不同向量字段间的距离归一化？

加权排序器（weighted reranker）通过为每个向量字段分配特定权重，来实现距离归一化。它根据每个字段的权重计算其相对重要性，优先考虑权重较高的字段，确保权重更高的向量字段对整体排名产生更大影响。为了保持一致性，建议在所有 ANN search 请求中使用相同的度量类型，以确保排序的公正性和准确性。
是否支持使用 Cohere Ranker 或 BGE Ranker 等其他 reranker？

目前，hybrid search 仅支持系统提供的 reranker。我们正计划在未来的更新中加入额外的 reranker，以满足更多样化的排序需求。
是否支持同时执行多个 hybrid search 操作？

是的，系统支持同时进行多个 hybrid search 操作，为用户提供高效、灵活的搜索体验。
是否可以在多个 AnnSearchRequest 对象中使用相同的向量字段进行 hybrid search？

理论上，您可以在多个 AnnSearchRequest 对象中使用相同的向量字段进行 hybrid search。尽管进行 hybrid search 并不一定需要多个向量字段，但这一灵活性为用户提供了更多的操作空间，以适应不同的搜索策略和需求。

准备工作​

步骤 1：创建多个 AnnSearchRequest 实例​

步骤 2：配置 reranking 策略​

步骤 3：执行 hybrid search​

使用限制​

常见问题​