Les bases de données vectorielles, également appelées bases de données vectorisées ou magasins vectoriels, constituent une catégorie de bases de données spécialisées, conçues pour le stockage et l’extraction efficaces de vecteurs à haute dimension.
Dans le contexte des bases de données, un vecteur désigne une série organisée de valeurs numériques signifiant une position dans un espace multidimensionnel. Chaque composante du vecteur correspond à une caractéristique ou à une dimension distincte.
Ces bases de données s’avèrent particulièrement adaptées aux applications traitant des ensembles de données étendus et complexes, englobant des domaines tels que l’apprentissage automatique, le traitement du langage naturel, le traitement des images et la recherche de similarités.
Les bases de données relationnelles classiques peuvent se heurter à des difficultés lorsqu’il s’agit de gérer des données de haute dimension et d’exécuter des recherches de similarité avec une efficacité optimale. Par conséquent, les bases de données vectorielles apparaissent comme une alternative précieuse dans de tels scénarios.
Quels sont les principaux attributs des bases de données vectorielles ?
Les principales caractéristiques des bases de données vectorielles sont les suivantes
Stockage optimisé des vecteurs
Les bases de données vectorielles sont optimisées pour le stockage et l’extraction de vecteurs à haute dimension, et mettent souvent en œuvre des structures de données et des algorithmes spécialisés.
Recherche de similarité efficace
Ces bases de données excellent dans la recherche de similarités, permettant aux utilisateurs de localiser des vecteurs proches ou similaires à un vecteur d’interrogation fourni, sur la base de mesures prédéfinies telles que la similarité en cosinus ou la distance euclidienne.
Évolutivité
Les bases de données vectorielles sont conçues pour s’adapter horizontalement, facilitant ainsi le traitement efficace de volumes de données et de requêtes importants en répartissant la charge de calcul sur plusieurs nœuds.
Prise en charge des emboîtements
Les bases de données vectorielles, fréquemment utilisées pour stocker les vecteurs générés par les modèles d’apprentissage automatique, jouent un rôle crucial dans la représentation des données au sein d’un espace continu et dense. De tels enchâssements trouvent des applications courantes dans des tâches telles que le traitement du langage naturel et l’analyse d’images.
Traitement en temps réel
De nombreuses bases de données vectorielles sont optimisées pour un traitement en temps réel ou quasi réel, ce qui les rend bien adaptées aux applications nécessitant des réponses rapides et des performances à faible latence.
Qu’est-ce qu’une base de données vectorielle ?
Une base de données vectorielle est une base de données spécialisée conçue pour stocker des données sous forme de vecteurs multidimensionnels représentant divers attributs ou qualités. Chaque information, qu’il s’agisse de mots, d’images, de sons ou de vidéos, est transformée en ce que l’on appelle des vecteurs.
Toutes les informations sont transformées en ces vecteurs à l’aide de méthodes telles que les modèles d’apprentissage automatique, les enchâssements de mots ou les techniques d’extraction de caractéristiques.
Le principal avantage de cette base de données réside dans sa capacité à localiser et à extraire rapidement et précisément des données sur la base de la proximité ou de la similarité des vecteurs.
Cette approche permet des recherches basées sur la pertinence sémantique ou contextuelle plutôt que sur des correspondances précises ou des critères spécifiques, comme c’est le cas dans les bases de données traditionnelles.
Disons que vous cherchez quelque chose. Avec une base de données vectorielle, vous pouvez
- Trouvez des chansons dont la mélodie ou le rythme sont similaires.
- Découvrez des articles qui traitent d’idées ou de thèmes similaires.
- Repérez les gadgets qui semblent similaires en fonction de leurs caractéristiques et des commentaires qu’ils suscitent.
Comment fonctionnent les bases de données vectorielles ?
Imaginez les bases de données traditionnelles comme des tables qui stockent proprement des éléments simples tels que des mots ou des nombres.
Les bases de données vectorielles sont des systèmes super intelligents qui traitent des informations complexes appelées vecteurs à l’aide de méthodes de recherche uniques.
Contrairement aux bases de données classiques qui recherchent des correspondances exactes, les bases de données vectorielles adoptent une approche différente. Il s’agit de trouver la correspondance la plus proche en utilisant des mesures spéciales de similarité.
Ces bases de données s’appuient sur une technique de recherche fascinante appelée recherche par approximation des plus proches voisins (ANN).
Le secret du fonctionnement de ces bases de données réside dans ce que l’on appelle les “embeddings”.
Imaginez des données non structurées telles que du texte, des images ou du son – elles ne peuvent pas être rangées dans des tableaux.
Ainsi, pour donner un sens à ces données dans le cadre de l’IA ou de l’apprentissage automatique, elles sont transformées en représentations basées sur des nombres à l’aide d’encastrements.
Des réseaux neuronaux spéciaux se chargent de ce processus d’intégration. Par exemple, les encastrements de mots convertissent les mots en vecteurs de manière à ce que les mots similaires se retrouvent plus près les uns des autres dans l’espace vectoriel.
Cette transformation agit comme un traducteur magique, permettant aux algorithmes de comprendre les liens et les similitudes entre différents éléments.
Les embeddings sont donc une sorte de traducteur qui transforme les données non numériques en un langage que les modèles d’apprentissage automatique peuvent comprendre.
Cette transformation permet à ces modèles de repérer plus efficacement les schémas et les liens dans les données.
Quelles sont les meilleures bases de données vectorielles pour 2024 ?
Nous avons préparé une liste des 5 meilleures bases de données vectorielles pour 2024 :
1. Pomme de pin
Tout d’abord, pinecone n’est pas un logiciel libre.
Il s’agit d’une base de données vectorielles basée sur le cloud, gérée par les utilisateurs via une API simple, ne nécessitant aucune infrastructure.
Pinecone permet aux utilisateurs d’initier, de gérer et d’améliorer leurs solutions d’IA sans avoir à s’occuper de la maintenance de l’infrastructure, des services de surveillance ou de la résolution des problèmes liés aux algorithmes.
Cette solution traite rapidement les données et permet aux utilisateurs d’utiliser des filtres de métadonnées et de prendre en charge des index peu denses, ce qui garantit des résultats précis et rapides pour diverses exigences de recherche.
Ses principales caractéristiques sont les suivantes
- Identification des doublons.
- Suivi des classements.
- Effectuer des recherches de données.
- Classer les données.
- Élimination des doublons.
Pour en savoir plus sur Pinecone, consultez le tutoriel “
Maîtriser les bases de données vectorielles avec Pinecone”
par Moez Ali, disponible sur Data Camp.
2. Chroma
Chroma est une base de données d’intégration à code source ouvert conçue pour simplifier le développement d’applications LLM (Large Language Model).
Son objectif principal est de faciliter l’intégration des connaissances, des faits et des compétences pour les gestionnaires de la formation continue.
Notre exploration de Chroma DB met en évidence sa capacité à traiter sans effort des documents textuels, à transformer du texte en enchâssements et à effectuer des recherches de similarité.
Caractéristiques principales :
- Équipé de diverses fonctionnalités telles que les requêtes, le filtrage, les estimations de densité, etc.
- Prise en charge de LangChain (Python et JavaScript) et de LlamaIndex.
- Utilise la même API que celle qui fonctionne dans les ordinateurs portables Python et s’adapte efficacement au cluster de production.
En savoir plus : Qu’est-ce que le cadre de l’API RAG et les LLM ?
3. Weaviate
Contrairement à Pinecone, Weaviate est une base de données vectorielle open-source qui simplifie le stockage des objets de données et des embeddings vectoriels de vos modèles ML préférés.
Cet outil polyvalent permet de gérer des milliards d’objets de données en toute transparence.
Il effectue rapidement une recherche 10-NN (10-Nearest Neighbors) en quelques millisecondes sur des millions d’éléments.
Les ingénieurs le trouvent utile pour la vectorisation des données lors de l’importation ou de la fourniture de leurs vecteurs, et les systèmes d’artisanat pour des tâches telles que l’extraction de questions-réponses, le résumé et la catégorisation.
Caractéristiques principales :
- Modules intégrés pour les recherches pilotées par l’IA, la fonctionnalité de questions-réponses, la fusion de LLM avec vos données et la catégorisation automatisée.
- Capacités CRUD (création, lecture, mise à jour, suppression) complètes.
- Cloud-native, distribué, capable de s’adapter à l’évolution des charges de travail et compatible avec Kubernetes pour un fonctionnement transparent.
- Facilite la transition des modèles ML vers les MLOps en utilisant cette base de données.
4. Qdrant
Qdrant est une base de données vectorielles qui permet d’effectuer facilement des recherches de similitudes vectorielles.
Il fonctionne par l’intermédiaire d’un service API, facilitant la recherche des vecteurs à haute dimension les plus étroitement liés.
L’utilisation de Qdrant permet de transformer les encodeurs de réseaux neuronaux en applications robustes pour diverses tâches telles que l’appariement, la recherche et la formulation de recommandations. Les principales caractéristiques de Qdrant sont les suivantes
- API flexible: Fournit les spécifications de l’OpenAPI v3 ainsi que des clients prédéfinis pour de nombreux langages de programmation.
- Rapidité et précision : Mise en œuvre d’un algorithme HNSW personnalisé pour des recherches rapides et précises.
- Filtrage avancé : Permet de filtrer les résultats en fonction des charges utiles vectorielles associées, ce qui améliore la précision des résultats.
- Support de données diverses: Prise en charge de divers types de données, y compris les chaînes de caractères, les plages numériques, les géolocalisations, etc.
- Évolutivité: Conception “cloud-native” avec des capacités d’évolution horizontale pour gérer des charges de données croissantes.
- Efficacité: Développé en Rust, il optimise l’utilisation des ressources grâce à une planification dynamique des requêtes pour une meilleure efficacité.
5. Faiss
Source ouverte: Oui
Étoiles GitHub: 23k
Développé par Facebook AI Research, Faiss est une bibliothèque open-source qui résout le problème de la recherche et du regroupement rapides et denses de similarités vectorielles.
Il fournit des méthodes de recherche dans des ensembles de vecteurs de différentes tailles, y compris ceux qui peuvent dépasser les capacités de la mémoire vive.
Faiss propose également un code d’évaluation et une aide à l’ajustement des paramètres.
Caractéristiques principales :
- Récupère non seulement le voisin le plus proche, mais aussi les deuxième, troisième et k-ième voisins les plus proches.
- Permet la recherche simultanée de plusieurs vecteurs, sans se limiter à un seul.
- Utilise la recherche du plus grand produit intérieur au lieu de la recherche minimale.
- Prend en charge d’autres distances comme L1, Linf, etc.
- Renvoie tous les éléments situés dans un rayon spécifié autour de l’emplacement de la requête.
- Permet d’enregistrer l’index sur le disque au lieu de le stocker en RAM.
Faiss est un outil puissant pour accélérer les recherches de similarités vectorielles denses, offrant une gamme de fonctionnalités et d’optimisations pour des opérations de recherche efficaces et efficientes.
Conclusion
À l’heure où les données sont au cœur de l’actualité, les progrès croissants de l’intelligence artificielle et de l’apprentissage automatique mettent en évidence le rôle crucial joué par les bases de données vectorielles.
Leur capacité exceptionnelle à stocker, explorer et interpréter des vecteurs de données multidimensionnels fait désormais partie intégrante d’un éventail d’applications alimentées par l’IA.
Des moteurs de recommandation à l’analyse génomique, ces bases de données sont des outils fondamentaux qui stimulent l’innovation et l’efficacité dans divers domaines.
Questions fréquemment posées
1. Quelles sont les principales caractéristiques que je dois rechercher dans les bases de données vectorielles ?
Lorsque vous envisagez d’utiliser une base de données vectorielle, donnez la priorité à des caractéristiques telles que
- Capacités de recherche efficaces
- Évolutivité et performance
- Flexibilité des types de données
- Options de filtrage avancées
- API et support d’intégration
2. En quoi les bases de données vectorielles diffèrent-elles des bases de données traditionnelles ?
Les bases de données vectorielles se distinguent des bases de données traditionnelles par leur approche spécialisée de la gestion et du traitement des données. Voici en quoi ils diffèrent :
- Structure des données: Les bases de données traditionnelles organisent les données en lignes et en colonnes, tandis que les bases de données vectorielles se concentrent sur le stockage et la manipulation de vecteurs à haute dimension, particulièrement adaptés aux données complexes telles que les images, le texte et les encastrements.
- Mécanismes de recherche : Les bases de données traditionnelles utilisent principalement des correspondances exactes ou des critères définis pour les recherches, tandis que les bases de données vectorielles utilisent des recherches basées sur la similarité, ce qui permet d’obtenir des résultats plus pertinents sur le plan contextuel.
- Fonctionnalité spécialisée : Les bases de données vectorielles offrent des fonctionnalités uniques telles que la recherche du plus proche voisin, la recherche par plage et le traitement efficace des données multidimensionnelles, répondant ainsi aux exigences des applications basées sur l’intelligence artificielle.
- Performance et évolutivité : Les bases de données vectorielles sont optimisées pour traiter efficacement les données à haute dimension, ce qui permet d’effectuer des recherches plus rapides et de gérer de grands volumes de données par rapport aux bases de données traditionnelles.
Comprendre ces différences peut aider à choisir le bon type de base de données en fonction de la nature des données et des applications prévues.