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配列フィールド

Array型は、同じデータ型の複数の値を含むフィールドを保存するために使用されます。複数の要素を持つ属性を保存する柔軟な方法を提供し、関連するデータのセットを保存する必要があるシナリオで特に有用です。Milvusでは、ベクトルデータと共にArrayフィールドを保存することができ、より複雑なクエリやフィルタリングの要件を可能にします。

例えば、音楽推薦システムでは、Arrayフィールドに曲のタグリストを保存することができ、ユーザー行動分析では、曲に対するユーザー評価を保存することができます。以下は典型的なArrayフィールドの例である。

{
  "tags": ["pop", "rock", "classic"],
  "ratings": [5, 4, 3]
}

この例では、tags とratings はどちらもArrayフィールドである。この例では、ratings とはどちらも Array フィールドです。tags フィールドはポップ、ロック、クラシックなどの曲のジャンルを表す文字列配列で、フィールドは曲に対するユーザー評価を表す 1 から 5 までの整数配列です。これらのArrayフィールドは、複数値のデータを格納する柔軟な方法を提供し、クエリやフィルタリングの際に詳細な分析を行いやすくします。

配列フィールドの追加

MilvusでArrayフィールドを使用するには、コレクションスキーマを作成する際に関連するフィールドタイプを定義します。このプロセスには以下が含まれます。

datatype をサポートされている Array データ型、ARRAY に設定します。
element_type パラメータを使用して、配列内の要素のデータ型を指定します。これは、VARCHAR やINT64 など、Milvus がサポートする任意のスカラーデータ型にすることができます。同じ Array 内のすべての要素は、同じデータ型でなければなりません。
max_capacity パラメータを使用して、配列の最大容量、つまり格納できる要素の最大数を定義します。

Arrayフィールドを含むコレクションスキーマを定義する方法は次のとおりです。

Python Java Node.js Go cURL

from pymilvus import MilvusClient, DataType

client = MilvusClient(uri="http://localhost:19530")

schema = client.create_schema(
    auto_id=False,
    enable_dynamic_fields=True,
)

# Add an Array field with elements of type VARCHAR
schema.add_field(field_name="tags", datatype=DataType.ARRAY, element_type=DataType.VARCHAR, max_capacity=10)
# Add an Array field with elements of type INT64
schema.add_field(field_name="ratings", datatype=DataType.ARRAY, element_type=DataType.INT64, max_capacity=5)

# Add primary field
schema.add_field(field_name="pk", datatype=DataType.INT64, is_primary=True)

# Add vector field
schema.add_field(field_name="embedding", datatype=DataType.FLOAT_VECTOR, dim=3)

import io.milvus.v2.client.ConnectConfig;
import io.milvus.v2.client.MilvusClientV2;
import io.milvus.v2.common.DataType;
import io.milvus.v2.service.collection.request.AddFieldReq;
import io.milvus.v2.service.collection.request.CreateCollectionReq;

MilvusClientV2 client = new MilvusClientV2(ConnectConfig.builder()
        .uri("http://localhost:19530")
        .build());
        
CreateCollectionReq.CollectionSchema schema = client.createSchema();
schema.setEnableDynamicField(true);

schema.addField(AddFieldReq.builder()
        .fieldName("tags")
        .dataType(DataType.Array)
        .elementType(DataType.VarChar)
        .maxCapacity(10)
        .build());

schema.addField(AddFieldReq.builder()
        .fieldName("ratings")
        .dataType(DataType.Array)
        .elementType(DataType.Int64)
        .maxCapacity(5)
        .build());

schema.addField(AddFieldReq.builder()
        .fieldName("pk")
        .dataType(DataType.Int64)
        .isPrimaryKey(true)
        .build());

schema.addField(AddFieldReq.builder()
        .fieldName("embedding")
        .dataType(DataType.FloatVector)
        .dimension(3)
        .build());

import { MilvusClient, DataType } from "@zilliz/milvus2-sdk-node";
const schema = [
  {
    name: "tags",
    data_type: DataType.Array,
    element_type: DataType.VarChar,
    max_capacity: 10,
    max_length: 65535
  },
  {
    name: "rating",
    data_type: DataType.Array,
    element_type: DataType.Int64,
    max_capacity: 5,
  },
  {
    name: "pk",
    data_type: DataType.Int64,
    is_primary_key: true,
  },
  {
    name: "embedding",
    data_type: DataType.FloatVector,
    dim: 3,
  },
];

export arrayField1='{
    "fieldName": "tags",
    "dataType": "Array",
    "elementDataType": "VarChar",
    "elementTypeParams": {
        "max_capacity": 10,
        "max_length": 100
    }
}'

export arrayField2='{
    "fieldName": "ratings",
    "dataType": "Array",
    "elementDataType": "Int64",
    "elementTypeParams": {
        "max_capacity": 5
    }
}'

export pkField='{
    "fieldName": "pk",
    "dataType": "Int64",
    "isPrimary": true
}'

export vectorField='{
    "fieldName": "embedding",
    "dataType": "FloatVector",
    "elementTypeParams": {
        "dim": 3
    }
}'

export schema="{
    \"autoID\": false,
    \"fields\": [
        $arrayField1,
        $arrayField2,
        $pkField,
        $vectorField
    ]
}"

この例では

tags は文字列配列で、はに設定され、配列の要素は文字列でなければならないことを示します。は 10 に設定され、配列は最大10個の要素を含むことができることを示します。element_type VARCHAR max_capacity
ratings は整数配列で、がに設定され、要素は整数でなければならないことを示しています。は 5 に設定され、最大 5 つの評価が可能であることを示しています。element_type INT64 max_capacity
また、主キーフィールドpk とベクトルフィールドembedding を追加します。

主フィールドとベクトルフィールドは、コレクションを作成するときに必須です。プライマリフィールドは各エンティティを一意に識別し、ベクトルフィールドは類似検索に重要である。詳細はPrimary Field & AutoID,Dense Vector,Binary Vector,Sparse Vector を参照。

インデックスパラメータの設定

Arrayフィールドにインデックスパラメータを設定することはオプションですが、検索効率を大幅に向上させることができます。

以下の例では、tags フィールドに対してAUTOINDEX を作成しています。これは、milvus がデータ型に基づいて適切なスカラーインデックスを自動的に作成することを意味します。

Python Java Node.js Go cURL

# Prepare index parameters
index_params = client.prepare_index_params()  # Prepare IndexParams object

index_params.add_index(
    field_name="tags",  # Name of the Array field to index
    index_type="AUTOINDEX",  # Index type
    index_name="inverted_index"  # Index name
)

import io.milvus.v2.common.IndexParam;
import java.util.*;

List<IndexParam> indexes = new ArrayList<>();
indexes.add(IndexParam.builder()
        .fieldName("tags")
        .indexName("inverted_index")
        .indexType(IndexParam.IndexType.AUTOINDEX)
        .build());

const indexParams = [{
    index_name: 'inverted_index',
    field_name: 'tags',
    index_type: IndexType.AUTOINDEX,
)];

export indexParams='[
        {
            "fieldName": "tags",
            "indexName": "inverted_index",
            "indexType": "AUTOINDEX"
        }
    ]'

AUTOINDEX 以外にも、INVERTED やBITMAP などのスカラー・インデックス・タイプを指定することができます。サポートされているインデックス・タイプについては、スカラー・インデックスを参照。

さらに、コレクションを作成する前に、ベクトル・フィールド用のインデックスを作成する必要があります。この例では、AUTOINDEX を使用して、ベクトル・インデックスのセットアップを簡素化している。

Python Java Node.js Go cURL

# Add vector index
index_params.add_index(
    field_name="embedding",
    index_type="AUTOINDEX",  # Use automatic indexing to simplify complex index settings
    metric_type="COSINE"  # Specify similarity metric type, such as L2, COSINE, or IP
)

indexes.add(IndexParam.builder()
        .fieldName("embedding")
        .indexType(IndexParam.IndexType.AUTOINDEX)
        .metricType(IndexParam.MetricType.COSINE)
        .build());

 indexParams.push({
    index_name: 'embedding_index',
    field_name: 'embedding',
    index_type: IndexType.AUTOINDEX,
});

export indexParams='[
        {
            "fieldName": "tags",
            "indexName": "inverted_index",
            "indexType": "AUTOINDEX"
        },
        {
            "fieldName": "embedding",
            "metricType": "COSINE",
            "indexType": "AUTOINDEX"
        }
    ]'

コレクションの作成

定義されたスキーマとインデックスパラメーターを使用して、コレクションを作成します。

Python Java Node.js Go cURL

client.create_collection(
    collection_name="my_array_collection",
    schema=schema,
    index_params=index_params
)

CreateCollectionReq requestCreate = CreateCollectionReq.builder()
        .collectionName("my_array_collection")
        .collectionSchema(schema)
        .indexParams(indexes)
        .build();
client.createCollection(requestCreate);

client.create_collection({
    collection_name: "my_array_collection",
    schema: schema,
    index_params: indexParams
})

curl --request POST \
--url "${CLUSTER_ENDPOINT}/v2/vectordb/collections/create" \
--header "Authorization: Bearer ${TOKEN}" \
--header "Content-Type: application/json" \
-d "{
    \"collectionName\": \"my_array_collection\",
    \"schema\": $schema,
    \"indexParams\": $indexParams
}"

データの挿入

コレクションを作成した後、Arrayフィールドを含むデータを挿入できます。

Python Java Node.js Go cURL

data = [
    {
        "tags": ["pop", "rock", "classic"],
        "ratings": [5, 4, 3],
        "pk": 1,
        "embedding": [0.12, 0.34, 0.56]
    },
    {
        "tags": ["jazz", "blues"],
        "ratings": [4, 5],
        "pk": 2,
        "embedding": [0.78, 0.91, 0.23]
    },
    {
        "tags": ["electronic", "dance"],
        "ratings": [3, 3, 4],
        "pk": 3,
        "embedding": [0.67, 0.45, 0.89]
    }
]

client.insert(
    collection_name="my_array_collection",
    data=data
)

import com.google.gson.Gson;
import com.google.gson.JsonObject;

import io.milvus.v2.service.vector.request.InsertReq;
import io.milvus.v2.service.vector.response.InsertResp;

List<JsonObject> rows = new ArrayList<>();
Gson gson = new Gson();
rows.add(gson.fromJson("{\"tags\": [\"pop\", \"rock\", \"classic\"], \"ratings\": [5, 4, 3], \"pk\": 1, \"embedding\": [0.1, 0.2, 0.3]}", JsonObject.class));
rows.add(gson.fromJson("{\"tags\": [\"jazz\", \"blues\"], \"ratings\": [4, 5], \"pk\": 2, \"embedding\": [0.4, 0.5, 0.6]}", JsonObject.class));
rows.add(gson.fromJson("{\"tags\": [\"electronic\", \"dance\"], \"ratings\": [3, 3, 4], \"pk\": 3, \"embedding\": [0.7, 0.8, 0.9]}", JsonObject.class));

InsertResp insertR = client.insert(InsertReq.builder()
        .collectionName("my_array_collection")
        .data(rows)
        .build());

const data = [
    {
        "tags": ["pop", "rock", "classic"],
        "ratings": [5, 4, 3],
        "pk": 1,
        "embedding": [0.12, 0.34, 0.56]
    },
    {
        "tags": ["jazz", "blues"],
        "ratings": [4, 5],
        "pk": 2,
        "embedding": [0.78, 0.91, 0.23]
    },
    {
        "tags": ["electronic", "dance"],
        "ratings": [3, 3, 4],
        "pk": 3,
        "embedding": [0.67, 0.45, 0.89]
    }
];

client.insert({
  collection_name: "my_array_collection",
  data: data,
});

curl --request POST \
--url "${CLUSTER_ENDPOINT}/v2/vectordb/entities/insert" \
--header "Authorization: Bearer ${TOKEN}" \
--header "Content-Type: application/json" \
-d '{
    "data": [
        {
        "tags": ["pop", "rock", "classic"],
        "ratings": [5, 4, 3],
        "pk": 1,
        "embedding": [0.12, 0.34, 0.56]
    },
    {
        "tags": ["jazz", "blues"],
        "ratings": [4, 5],
        "pk": 2,
        "embedding": [0.78, 0.91, 0.23]
    },
    {
        "tags": ["electronic", "dance"],
        "ratings": [3, 3, 4],
        "pk": 3,
        "embedding": [0.67, 0.45, 0.89]
    }       
    ],
    "collectionName": "my_array_collection"
}'

この例では

pk tags とはタグと評価を格納するためのArrayフィールドです。ratings
embedding はベクトル類似性検索に使用される3次元ベクトル・フィールドである。

検索とクエリ

配列フィールドは検索時のスカラーフィルタリングを可能にし、milvusのベクトル検索機能を強化します。ベクトル類似検索と並行して、Arrayフィールドのプロパティに基づいてクエリを実行することができます。

フィルタ検索

特定の要素にアクセスしたり、配列要素が特定の条件を満たすかどうかをチェックするなど、Arrayフィールドのプロパティに基づいてデータをフィルタリングできます。

Python Java Node.js Go cURL

filter = 'ratings[0] < 4'

res = client.query(
    collection_name="my_array_collection",
    filter=filter,
    output_fields=["tags", "ratings", "embedding"]
)

print(res)

# Output
# data: ["{'pk': 3, 'tags': ['electronic', 'dance'], 'ratings': [3, 3, 4], 'embedding': [np.float32(0.67), np.float32(0.45), np.float32(0.89)]}"]

import io.milvus.v2.service.vector.request.QueryReq;
import io.milvus.v2.service.vector.response.QueryResp;

String filter = "ratings[0] < 4";
QueryResp resp = client.query(QueryReq.builder()
        .collectionName("my_array_collection")
        .filter(filter)
        .outputFields(Arrays.asList("tags", "ratings", "embedding"))
        .build());

System.out.println(resp.getQueryResults());

// Output
//
// [QueryResp.QueryResult(entity={ratings=[3, 3, 4], pk=3, embedding=[0.7, 0.8, 0.9], tags=[electronic, dance]})]

client.query({
    collection_name: 'my_array_collection',
    filter: 'ratings[0] < 4',
    output_fields: ['tags', 'ratings', 'embedding']
});

curl --request POST \
--url "${CLUSTER_ENDPOINT}/v2/vectordb/entities/query" \
--header "Authorization: Bearer ${TOKEN}" \
--header "Content-Type: application/json" \
-d '{
    "collectionName": "my_array_collection",
    "filter": "ratings[0] < 4",
    "outputFields": ["tags", "ratings", "embedding"]
}'
# {"code":0,"cost":0,"data":[{"embedding":[0.67,0.45,0.89],"pk":3,"ratings":{"Data":{"LongData":{"data":[3,3,4]}}},"tags":{"Data":{"StringData":{"data":["electronic","dance"]}}}}]}

このクエリでは、Milvusはratings 配列の最初の要素が4未満のエンティティをフィルタリングし、条件に一致するエンティティを返します。

配列フィルタリングによるベクトル検索

ベクトルの類似性と配列のフィルタリングを組み合わせることで、検索されたデータがセマンティクスにおいて類似しているだけでなく、特定の条件を満たしていることを確認することができます。

Python Java Node.js Go cURL

filter = 'tags[0] == "pop"'

res = client.search(
    collection_name="my_array_collection",
    data=[[0.3, -0.6, 0.1]],
    limit=5,
    search_params={"params": {"nprobe": 10}},
    output_fields=["tags", "ratings", "embedding"],
    filter=filter
)

print(res)

# Output
# data: ["[{'id': 1, 'distance': 1.1276001930236816, 'entity': {'ratings': [5, 4, 3], 'embedding': [0.11999999731779099, 0.3400000035762787, 0.5600000023841858], 'tags': ['pop', 'rock', 'classic']}}]"]

import io.milvus.v2.service.vector.request.SearchReq;
import io.milvus.v2.service.vector.response.SearchResp;

String filter = "tags[0] == \"pop\"";
SearchResp resp = client.search(SearchReq.builder()
        .collectionName("my_array_collection")
        .annsField("embedding")
        .data(Collections.singletonList(new FloatVec(new float[]{0.3f, -0.6f, 0.1f})))
        .topK(5)
        .outputFields(Arrays.asList("tags", "ratings", "embedding"))
        .filter(filter)
        .build());

System.out.println(resp.getSearchResults());

// Output
//
// [[SearchResp.SearchResult(entity={ratings=[5, 4, 3], embedding=[0.1, 0.2, 0.3], tags=[pop, rock, classic]}, score=-0.2364331, id=1)]]

client.search({
    collection_name: 'my_array_collection',
    data: [0.3, -0.6, 0.1],
    limit: 5,
    output_fields: ['tags', 'ratings', 'embdding'],
    filter: 'tags[0] == "pop"'
});

curl --request POST \
--url "${CLUSTER_ENDPOINT}/v2/vectordb/entities/search" \
--header "Authorization: Bearer ${TOKEN}" \
--header "Content-Type: application/json" \
-d '{
    "collectionName": "my_array_collection",
    "data": [
        [0.3, -0.6, 0.1]
    ],
    "annsField": "embedding",
    "limit": 5,
    "filter": "tags[0] == \"pop\"",
    "outputFields": ["tags", "ratings", "embedding"]
}'

# {"code":0,"cost":0,"data":[{"distance":-0.24793813,"embedding":[0.12,0.34,0.56],"id":1,"ratings":{"Data":{"LongData":{"data":[5,4,3]}}},"tags":{"Data":{"StringData":{"data":["pop","rock","classic"]}}}}]}

この例では、Milvusはクエリベクトルに最も類似した上位5つのエンティティを返し、tags 配列の最初の要素は"pop" 。

さらに、MilvusはARRAY_CONTAINS 、ARRAY_CONTAINS_ALL 、ARRAY_CONTAINS_ANY 、ARRAY_LENGTH のような高度な配列フィルタリング演算子をサポートしており、クエリ機能をさらに強化することができます。詳細はメタデータフィルタリングを参照してください。

リミット

データ型：データ型：配列フィールドのすべての要素は、element_type で指定されているように、同じデータ型でなければなりません。
配列の容量：配列の容量：配列フィールドの要素数は、max_capacity で指定されているように、配列の作成時に定義された最大容量以下でなければならない。
文字列の処理：配列フィールドの文字列値は、セマンティック・エスケープや変換を行わず、そのまま格納される。例えば、'a"b' 、"a'b" 、'a\'b' 、"a\"b" は入力されたまま格納され、'a'b' 、"a"b" は無効な値とみなされる。

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