本文系统拆解RAG(检索增强生成)技术核心环节——分块策略,详细剖析固定大小分块、语义分块、递归分块、基于文档结构的分块及基于LLM的分块这5种主流方案。针对RAG落地中高频遇到的准确性不足、关键信息漏检、复杂文档解析困难等痛点,逐一讲解各策略的核心原理、实现步骤、优缺点及适用场景,并给出可直接落地的选择建议。掌握正确的分块策略,能大幅提升大模型检索效率与生成质量,有效降低幻觉风险,是企业搭建高可用RAG系统的关键所在。
在深入分块策略前,我们先快速回顾RAG的核心工作流程,明确分块在整个链路中的定位:
RAG工作流程(图片来源:DailyDoseofDS)
从流程可见,文档预处理(步骤①)是RAG的基础环节。当面对大篇幅文档或结构复杂的内容时,必须进行分块处理——将完整文档拆解为更小、更易管理的单元,确保每个单元能适配嵌入模型的输入限制,为后续高效检索打下基础。
但实际落地中,很多开发者会因选择不当的分块策略,导致RAG系统效果不及预期:比如生成答案可信度低、关键信息检索不到、复杂文档(含表格/公式)无法有效解析等。这些问题直接影响RAG系统的可靠性,甚至制约业务落地效果。下面先梳理RAG分块应用中最普遍的3类问题,帮大家精准定位痛点。
1、RAG分块应用中普遍存在的问题
准确性:答案可信度不足
幻觉问题
即使检索到相关文档,大模型仍可能脱离文档内容编造答案(尤其在文档信息模糊或矛盾时)。例如如:用户问“某基金近3年收益率”,模型可能捏造数据而非引用检索到的报告。
检索噪声干扰
相似度搜索返回的文档片段可能包含无关信息,导致模型生成答案时被误导。例如:检索到10篇文档,其中3篇主题相关但含错误数据,模型可能融合错误信息。
细粒度理解缺失
模型难以精准理解数字、日期、专业术语的上下文含义,导致关键信息误用。例如:将“预计2025年增长10%”误解为历史数据。
召回率:关键信息漏检
语义匹配局限
传统向量搜索依赖语义相似度,但用户问题与文档表述差异大时漏检(如术语vs口语)。例如:用户问“钱放货币基金安全吗?”可能漏检标题为“货币市场基金信用风险分析”的文档。
长尾知识覆盖不足
低频、冷门知识因嵌入表示不充分,在向量空间中难以被检索到。例如:某小众金融衍生品的风险说明文档未被召回。
多跳推理失效
需组合多个文档片段才能回答的问题(如因果链),单次检索难以关联分散的知识点。例如:“美联储加息如何影响A股消费板块?”需先检索加息机制,再关联A股消费板块。
复杂文档解析:信息提取瓶颈
非结构化数据处理
- 表格/图表:文本分块会破坏表格结构,导致行列关系丢失(如财报中的利润表)。
- 公式/代码:数学公式或程序代码被错误分段,语义完整性受损。
- 扫描件/图片:OCR识别错误率高,尤其对手写体或模糊文档。
上下文割裂问题
固定长度分块(如512字符)可能切断关键上下文:
分块1结尾:“…风险因素包括:”
分块2开头:“利率波动、信用违约…” → 模型无法关联分块1的提示语。
文档逻辑结构丢失
标准分块策略忽略章节、段落、标题的层级关系,影响知识图谱构建。例如:将“附录”中的备注误认为正文结论。
2、RAG的分块策略与选择
选择合适的分块策略,是解决RAG实际应用中准确性、召回率与复杂文档解析等痛点最直接有效的方式,也是我们建设RAG系统最关键的一个环节。最常见的RAG分块策略包括:固定大小分块、语义分块、递归分块、基于文档结构的分块、基于LLM的分块。
RAG五种分块策略(图片来源:DailyDoseofDS)
下面我们围绕这五种分块策略,系统介绍不同分块策略的基本原理、实现步骤、主要优缺点与适用场景。
固定大小分块
基本原理
固定大小分块(Fixed-size Chunking),将文本按固定长度(如字符数、单词数或token数)切分,每个块大小一致,可能通过重叠保留上下文连贯性。例如,将文档每256个字符切分为一个块,重叠20个字符以减少边界信息丢失。
固定大小分块示意(图片来源:DailyDoseofDS)
实现步骤
- 预设参数:定义块大小(如256 token)和重叠比例(如20 token)。
- 切分文本:按固定长度分割文本,允许相邻块部分重叠。
- 生成块列表:输出所有块作为独立单元。
主要优点
- 实现简单:无需复杂算法,代码实现高效。
- 标准化处理:块大小一致,便于批量处理和向量化。
- 资源友好:适合大规模文本处理,降低计算成本。
主要缺点
- 语义断裂:可能在句子或概念中间切分,破坏上下文完整性。
- 信息冗余:重叠区域可能导致重复存储和计算。
- 适用性受限:对结构化文本(如代码、技术文档)效果较差。
适用场景
- 非结构化文本(如新闻、博客)的初步处理。
- 对实时性要求高、需快速切分的场景。
场景示例
[原文档] "2023年Q3净利润同比增长5.2%(详见附录Table 7)" [分块1] "2023年Q3净利润同比增长5.2%(详见" [分块2] "附录Table 7)" # 关键数据来源丢失!语义分块
基本原理
语义分块(Semantic Chunking),根据句子、段落、主题等有语义内涵的单位对文档进行分段创建嵌入,如果第一个段的嵌入与第二个段的嵌入具有较高的余弦相似度,则这两个段形成一个块。通过合并相似内容,确保每个块表达完整的语义内容。
由于每个分块的内容更加丰富,它提高了检索准确性,让大模型产生更加连续和相关的响应。但是它依赖于一个阈值来确定余弦相似度是否显著下降,而这个阈值在不同类型文档中可能涉及不同的参数设置。
语义分块流程
语义分块示意(图片来源:DailyDoseofDS)
实现步骤
- 分句/分段:将文本拆分为句子或段落。
- 生成嵌入:为每个单元计算向量表示。
- 相似度计算:依次比较相邻单元的余弦相似度。
- 动态合并:当相似度高于阈值时合并单元;相似度骤降时开始新块。
主要优点
- 语义完整性:保留自然语义结构,提升检索准确性。
- 上下文敏感:适应复杂逻辑关系(如因果、对比)。
- 生成质量:检索到的块更连贯,利于LLM生成精准回答。
主要缺点
- 计算复杂度高:需多次向量化计算和相似度比较。
- 阈值依赖:相似度阈值需人工调试,不同文档需不同参数。
- 实现门槛:依赖高质量嵌入模型和相似度算法。
适用场景
- 高精度问答系统(如法律、医疗领域),研究论文、行业分析报告等专业文档。
- 需保留上下文逻辑的复杂文档(如论文、技术报告)。
场景示例
[分块] 区块1: "货币政策的宽松将推动市场流动性提升。" 区块2: "但需警惕通胀反弹带来的政策转向风险。" # 每个区块为完整语义单元递归分块
基本原理
递归分块(Recursive Chunking),先按主题或段落初步划分,再对超长块递归细分,直至满足大小限制。递归分块融合了结构化与非结构化处理逻辑,与固定大小的分块不同,这种方法保持了语言的自然流畅性并保留了完整的内容语义。
递归分块流程
递归分块示意(图片来源:DailyDoseofDS)
实现步骤
- 粗粒度切分:按段落、标题或主题初步划分大块。
- 检查大小:判断块是否超过预设长度(如1024 token)。
- 递归细分:超长,按固定大小或语义逻辑进一步切分。
- 终止条件:块大小符合要求时停止递归。
主要优点
- 灵活性强:平衡结构完整性与大小限制。
- 适应复杂内容:处理长文档(如书籍、长篇论文)时表现优异。
- 多策略融合:可结合固定大小或语义分块优化细分。
主要缺点
- 块大小不均:不同层级的块可能差异较大。
- 逻辑断裂风险:递归过程中可能破坏原文的自然段落结构。
- 实现复杂:需设计递归终止条件和分块策略。
适用场景
- 长文档处理(如企业年报、学术论文),书籍、技术手册等层级化文档。
- 需兼顾结构化与非结构化内容的场景,包含嵌套结构的合同文本。
场景示例
1. 摘要 --> [保留完整] 2. 行业分析 --> [按子章节切分] 2.1 供需格局 --> [按段落切分] 2.2 竞争态势 --> [按段落切分] 3. 附录表格 --> [特殊处理]基于文档结构的分块
基本原理
基于文档结构分块(Document Structure-based Chunking),利用文档固有结构(如标题<h1、章节、列表<ul、表格<table)进行切分,每个结构单元作为一个块。它通过与文档的逻辑部分对齐来保持结构完整性。这种分块适用于文档有清晰的结构,但很多时候,一个文档的结构会比想象中复杂,此外,很多时候文档章节内容大小不一,很容易超过块的大小限制,需要结合递归拆分再进行合并处理。
基于文档结构分块流程
基于文档结构分块示意(图片来源:DailyDoseofDS)
实现步骤
- 识别结构元素:解析文档中的标题、段落、小节等标记(如Markdown、XML)。
- 按结构切分:将每个结构单元(如“引言”、“结论”)独立为块。
- 处理超长部分:若某结构单元过大,再结合递归或固定大小分块细化。
主要优点
- 逻辑清晰:保留文档的层次化结构,便于定位信息。
- 检索高效:用户可通过标题快速定位相关内容。
- 格式兼容性:适合结构化文档(如技术手册、报告)。
主要缺点
- 依赖格式标准化:对非结构化文本(如自由写作)效果差。
- 预处理复杂:需解析文档格式(如LaTeX、HTML),增加实现难度。
- 灵活性不足:难以处理混合结构内容(如图文混排)。
适用场景
- 结构化文档,如:财报(表格数据)、技术文档(代码块)、合同(条款列表)。
- 需按章节检索的场景(如法规数据库),任何含丰富格式标记的内容。
场景示例
[原始PDF表格] | 项目 | 2023Q3 | 同比 | |--------------|--------|-------| | 营业收入 | 5.2亿 | +12% | [结构化分块] { "type": "table", "title": "利润表摘要", "data": [["项目", "2023Q3", "同比"], ["营业收入", "5.2亿", "+12%"]] } # 整表作为独立区块基于LLM的分块
基本原理
基于LLM的分块(LLM-based Chunking),直接将原始文档输入大语言模型(LLM),由模型智能生成语义块。利用LLM的语义理解能力,动态划分文本,保证了分块语义的准确性,但这种分块方法对算力要求最高,对时效性与性能也将带来挑战。
基于LLM分块流程(图片来源:DailyDoseofDS)
实现步骤
- 输入文档:将完整文档送入LLM(如DeepSeek、GPT)。
- 生成块指令:通过提示词(Prompt)引导模型按语义划分块。
- 示例提示词:“请将以下文档按语义划分为多个块,每个块需包含完整主题。”
- 输出块列表:模型返回划分后的块,可能包含逻辑标签(如“引言”、“方法论”)。
主要优点
- 高度智能化:适应复杂、非结构化文本(如自由写作、对话记录)。
- 动态适应性:根据文档内容自动调整块大小和逻辑。
- 生成质量:块语义连贯,减少人工干预。
主要缺点
- 计算成本高:依赖高性能LLM,资源消耗大。
- 可解释性差:模型决策过程难以追溯,可能产生不可预测的块。
- 依赖模型能力:效果受限于LLM的训练数据和语义理解能力。
适用场景
非结构化文本(如访谈记录,会议纪要,用户评论、社交媒体内容等)。
需高级语义分析的场景(如跨领域知识整合)
场景示例
[原始分散段落] 段落1: "A公司宣布收购B公司..." 段落2: "交易金额达50亿美元..." 段落3: "B公司核心资产为..." [LLM智能分块结果] "并购事件:A公司以50亿美元收购B公司(核心资产为...)" # 跨段落聚合关键信息3、五种RAG分块策略总结对比
| 分块策略 | 优点 | 缺点 | 适用场景 |
|---|---|---|---|
| 固定大小分块 | 实现简单,资源高效 | 语义断裂,信息冗余 | 快速处理非结构化文本 |
| 语义分块 | 语义完整,检索精准 | 计算复杂,依赖阈值 | 高精度问答、复杂文档 |
| 递归分块 | 灵活适应长文档,保留结构 | 块大小不均,逻辑断裂风险 | 长篇技术文档、企业报告 |
| 基于结构的分块 | 逻辑清晰,检索高效 | 依赖格式标准化,预处理复杂 | 结构化文档(论文、白皮书) |
| 基于LLM的分块 | 高度智能,适应非结构化文本 | 计算成本高,决策过程不可控 | 非结构化内容、跨领域整合 |
4、RAG分块策略选择建议
结合递归与结构分块:处理长文档时(如法律合同、表格、公式、技术手册)。
语义分块:对生成质量要求高、文档语义复杂时(如论文、医疗问答)。
使用LLM分块:处理非结构化或混合内容(如多模态文档)。
固定大小分块:快速部署或资源受限场景(如社交媒体、轻量级应用)。
分块策略选择决策树
具体实施过程中,我们需要根据具体需求与文档类型选择分块策略,或组合多种方法(如“结构分块+语义细分”)以实现最佳效果。
RAG面临的挑战与前沿探索
深层待解决问题
知识关联缺失
当前检索基于单点语义相似度,无法构建跨文档知识图谱(如“公司A收购事件”与“行业竞争格局变化”的隐含关联)。
推理-检索割裂
生成模型无法主动指导检索过程,形成“检索→生成”单向流水线,而非动态交互式推理。
例如:模型应能反问“您需要对比哪两个季度的数据?”以优化检索目标。
多模态理解不足
现有RAG主要处理文本,对文档中的图表、公式、流程图等信息利用率极低。例如研报中的股价趋势图无法被检索系统理解。
可信度量化困境
缺乏统一标准评估答案可靠性,用户难以判断“何时可信任RAG的输出”,导致存在潜在风险,例如金融场景中错误答案可能导致直接经济损失。
长上下文建模缺陷
当检索返回大量片段(如20篇文档)时,模型对超长提示词的尾部信息忽略率显著上升。
解决路径与前沿探索
检索增强
- 混合检索:融合语义搜索(Embedding)与关键词搜索(BM25)提升召回率
- 查询扩展:用LLM将用户问题改写为专业查询(如“钱放余额宝安全吗?”→“货币基金信用风险评估”)
- 递归检索:实现多跳推理(先查“美联储加息”,再查“科技股估值模型”)
生成控制
- 强制引用:要求模型标注答案来源位置(如:源自2023年报第5页)
- 置信度阈值:对低置信答案触发人工审核流程
- 结构化解构:将复杂问题拆解为子问题分步检索生成
优化分块
- 语义分块:按句子/段落边界切分而非固定长度
- 结构感知:保留表格、标题层级(利用Markdown/XML标签)
- 动态重叠:相邻块部分重叠避免上下文断裂
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