Criar RAG com o Milvus e o Gemini

A API Gemini e o Google AI Studio ajudam-no a começar a trabalhar com os modelos mais recentes da Google e a transformar as suas ideias em aplicações escaláveis. O Gemini fornece acesso a modelos de linguagem poderosos, como Gemini-2.5-Flash e Gemini-2.5-Pro, para tarefas como geração de texto, processamento de documentos, visão, análise de áudio e muito mais. Também oferece Gemini Embedding 2, um modelo de incorporação multimodal que suporta texto, imagens, vídeo, áudio e documentos PDF com dimensões de saída flexíveis através da aprendizagem de representação Matryoshka. A API permite-lhe introduzir contextos longos com milhões de tokens, afinar modelos para tarefas específicas, gerar resultados estruturados como JSON e tirar partido de capacidades como a recuperação semântica e a execução de código.

Neste tutorial, mostraremos como construir um pipeline RAG (Retrieval-Augmented Generation) com o Milvus e o Gemini. Utilizaremos o modelo Gemini para gerar respostas com base numa determinada consulta, aumentada com informações relevantes obtidas a partir do Milvus.

Preparação

Dependências e ambiente

Primeiro, instale os pacotes necessários:

$ pip install --upgrade pymilvus milvus-lite google-genai requests tqdm

Em primeiro lugar, deve iniciar sessão na plataforma Google AI Studio e preparar a chave api GEMINI_API_KEY como uma variável de ambiente.

import os

os.environ["GEMINI_API_KEY"] = "***********"

Preparar os dados

Utilizamos as páginas de FAQ da Documentação Milvus 2.4.x como conhecimento privado no nosso RAG, que é uma boa fonte de dados para um pipeline RAG simples.

Descarregue o ficheiro zip e extraia os documentos para a pasta milvus_docs.

$ wget https://github.com/milvus-io/milvus-docs/releases/download/v2.4.6-preview/milvus_docs_2.4.x_en.zip
$ unzip -q milvus_docs_2.4.x_en.zip -d milvus_docs

Carregamos todos os ficheiros markdown da pasta milvus_docs/en/faq. Para cada documento, utilizamos simplesmente "#" para separar o conteúdo do ficheiro, o que permite separar aproximadamente o conteúdo de cada parte principal do ficheiro markdown.

from glob import glob

text_lines = []

for file_path in glob("milvus_docs/en/faq/*.md", recursive=True):
    with open(file_path, "r") as file:
        file_text = file.read()

    text_lines += file_text.split("# ")

Preparar o LLM e o modelo de incorporação

Utilizamos o gemini-2.5-flash como LLM e o gemini-embedding-2-preview como modelo de incorporação. O gemini-embedding-2-preview é o modelo de incorporação multimodal mais recente da Google, que suporta documentos de texto, imagens, vídeo, áudio e PDF com dimensões de saída flexíveis (128-3 072) através da aprendizagem de representação Matryoshka.

Vamos tentar gerar uma resposta de teste a partir do LLM:

from google import genai

client = genai.Client(api_key=os.environ["GEMINI_API_KEY"])

response = client.models.generate_content(
    model="gemini-2.5-flash", contents="who are you"
)
print(response.text)

I am a large language model, trained by Google.

I'm designed to process and generate human-like text based on the vast amount of data I was trained on. This allows me to:

*   Answer questions
*   Provide summaries
*   Generate creative content
*   Translate languages
*   And much more

I don't have personal experiences, feelings, or consciousness. I'm a tool designed to be helpful and informative.

Gerar uma incorporação de teste e imprimir a sua dimensão e os primeiros elementos.

test_embeddings = client.models.embed_content(
    model="gemini-embedding-2-preview", contents=["This is a test1", "This is a test2"]
)

embedding_dim = len(test_embeddings.embeddings[0].values)
print(embedding_dim)
print(test_embeddings.embeddings[0].values[:10])

3072
[-0.016769307, 0.013630492, 0.020277105, 0.0035285393, 0.003968259, -0.013498845, 0.028525498, 0.025498547, -0.021553498, 0.015233516]

Carregar dados no Milvus

Criar a coleção

Vamos inicializar o cliente Milvus e criar a nossa coleção:

from pymilvus import MilvusClient

milvus_client = MilvusClient(uri="./milvus_demo.db")

collection_name = "my_rag_collection"

Verificar se a coleção já existe e eliminá-la se existir.

if milvus_client.has_collection(collection_name):
    milvus_client.drop_collection(collection_name)

Criar uma nova coleção com os parâmetros especificados.

Se não especificarmos qualquer informação de campo, o Milvus criará automaticamente um campo id por defeito para a chave primária e um campo vector para armazenar os dados vectoriais. Um campo JSON reservado é utilizado para armazenar campos não definidos pelo esquema e os respectivos valores.

milvus_client.create_collection(
    collection_name=collection_name,
    dimension=embedding_dim,
    metric_type="IP",  # Inner product distance
    # Strong consistency waits for all loads to complete, adding latency with large datasets
    # consistency_level="Strong",  # Strong consistency level
)

Inserir dados

Itere pelas linhas de texto, crie embeddings e, em seguida, insira os dados no Milvus.

Aqui está um novo campo text, que é um campo não definido no esquema da coleção. Será automaticamente adicionado ao campo dinâmico JSON reservado, que pode ser tratado como um campo normal a um nível elevado.

from tqdm import tqdm

data = []

doc = client.models.embed_content(model="gemini-embedding-2-preview", contents=text_lines)

for i, line in enumerate(tqdm(text_lines, desc="Creating embeddings")):
    data.append({"id": i, "vector": doc.embeddings[i].values, "text": line})

milvus_client.insert(collection_name=collection_name, data=data)

Creating embeddings: 100%|██████████| 72/72 [00:00<00:00, 337796.30it/s]





{'insert_count': 72, 'ids': [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71], 'cost': 0}

Construir RAG

Recuperar dados para uma consulta

Vamos especificar uma pergunta frequente sobre o Milvus.

question = "How is data stored in milvus?"

Pesquise a pergunta na coleção e obtenha as 3 principais correspondências semânticas.

quest_embed = client.models.embed_content(model="gemini-embedding-2-preview", contents=question)

search_res = milvus_client.search(
    collection_name=collection_name,
    data=[quest_embed.embeddings[0].values],
    limit=3,  # Return top 3 results
    search_params={"metric_type": "IP", "params": {}},  # Inner product distance
    output_fields=["text"],  # Return the text field
)

Vejamos os resultados da pesquisa da consulta

import json

retrieved_lines_with_distances = [
    (res["entity"]["text"], res["distance"]) for res in search_res[0]
]
print(json.dumps(retrieved_lines_with_distances, indent=4))

[
    [
        " Where does Milvus store data?\n\nMilvus deals with two types of data, inserted data and metadata. \n\nInserted data, including vector data, scalar data, and collection-specific schema, are stored in persistent storage as incremental log. Milvus supports multiple object storage backends, including [MinIO](https://min.io/), [AWS S3](https://aws.amazon.com/s3/?nc1=h_ls), [Google Cloud Storage](https://cloud.google.com/storage?hl=en#object-storage-for-companies-of-all-sizes) (GCS), [Azure Blob Storage](https://azure.microsoft.com/en-us/products/storage/blobs), [Alibaba Cloud OSS](https://www.alibabacloud.com/product/object-storage-service), and [Tencent Cloud Object Storage](https://www.tencentcloud.com/products/cos) (COS).\n\nMetadata are generated within Milvus. Each Milvus module has its own metadata that are stored in etcd.\n\n###",
        0.864
    ],
    [
        "Why is there no vector data in etcd?\n\netcd stores Milvus module metadata; MinIO stores entities.",
        0.7923
    ],
    [
        "What is the maximum dataset size Milvus can handle?\n\n  \nTheoretically, the maximum dataset size Milvus can handle is determined by the hardware it is run on, specifically system memory and storage:\n\n- Milvus loads all specified collections and partitions into memory before running queries. Therefore, memory size determines the maximum amount of data Milvus can query.\n- When new entities and and collection-related schema (currently only MinIO is supported for data persistence) are added to Milvus, system storage determines the maximum allowable size of inserted data.\n\n###",
        0.7857
    ]
]

Utilizar o LLM para obter uma resposta RAG

Converter os documentos recuperados num formato de cadeia de caracteres.

context = "\n".join(
    [line_with_distance[0] for line_with_distance in retrieved_lines_with_distances]
)

Definir avisos do sistema e do utilizador para o Modelo de Linguagem. Este prompt é montado com os documentos recuperados do Milvus.

from google.genai import types

SYSTEM_PROMPT = """
Human: You are an AI assistant. You are able to find answers to the questions from the contextual passage snippets provided.
"""
USER_PROMPT = f"""
Use the following pieces of information enclosed in <context> tags to provide an answer to the question enclosed in <question> tags.
<context>
{context}
</context>
<question>
{question}
</question>
"""

Utilizar o Gemini para gerar uma resposta com base nos prompts.

response = client.models.generate_content(
    model="gemini-2.5-flash",
    config=types.GenerateContentConfig(system_instruction=SYSTEM_PROMPT),
    contents=USER_PROMPT,
)
print(response.text)

Milvus stores data in two main ways:

1.  **Inserted Data:** This includes vector data, scalar data, and collection-specific schema. This type of data is stored in persistent storage as an incremental log. Milvus supports various object storage backends for this, such as MinIO, AWS S3, Google Cloud Storage (GCS), Azure Blob Storage, Alibaba Cloud OSS, and Tencent Cloud Object Storage (COS).
2.  **Metadata:** Metadata is generated within Milvus by its various modules. Each module's metadata is stored in etcd.

Busca multimodal

Como o gemini-embedding-2-preview mapeia texto, imagens e outras modalidades no mesmo espaço de incorporação, podemos realizar buscas multimodais - por exemplo, usando uma consulta de texto para encontrar as imagens mais relevantes.

Preparar dados de imagem

Descarregamos um conjunto de diagramas de arquitetura RAG do repositório do Milvus Bootcamp para utilizar como conjunto de dados de imagem.

import urllib.request
from pathlib import Path

image_dir = Path("images")
image_dir.mkdir(exist_ok=True)

image_files = [
    "vanilla_rag.png",
    "hyde.png",
    "query_routing.png",
    "self_reflection.png",
    "hybrid_and_rerank.png",
    "hierarchical_index.png",
]

base_url = "https://raw.githubusercontent.com/milvus-io/bootcamp/master/pics/advanced_rag/"

for fname in image_files:
    path = image_dir / fname
    if not path.exists():
        urllib.request.urlretrieve(base_url + fname, path)
        print(f"Downloaded {fname}")
    else:
        print(f"Already exists {fname}")

print(f"\nTotal images: {len(image_files)}")

Downloaded vanilla_rag.png
Downloaded hyde.png
Downloaded query_routing.png
Downloaded self_reflection.png
Downloaded hybrid_and_rerank.png
Downloaded hierarchical_index.png

Total images: 6

Incorporar imagens e armazená-las no Milvus

Lemos cada imagem como bytes e passamo-las para gemini-embedding-2-preview para gerar embeddings e depois armazenamo-las numa nova coleção Milvus.

from google.genai import types

image_data = []

for fname in image_files:
    path = image_dir / fname
    with open(path, "rb") as f:
        image_bytes = f.read()

    result = client.models.embed_content(
        model="gemini-embedding-2-preview",
        contents=types.Part.from_bytes(data=image_bytes, mime_type="image/png"),
    )
    image_data.append(
        {
            "id": len(image_data),
            "vector": result.embeddings[0].values,
            "filename": fname,
        }
    )
    print(f"Embedded {fname}")

# Create a new collection for images
image_collection = "image_collection"
if milvus_client.has_collection(image_collection):
    milvus_client.drop_collection(image_collection)

milvus_client.create_collection(
    collection_name=image_collection,
    dimension=len(image_data[0]["vector"]),
    metric_type="IP",
)

milvus_client.insert(collection_name=image_collection, data=image_data)
print(f"\nInserted {len(image_data)} image embeddings (dim={len(image_data[0]['vector'])})")

Embedded vanilla_rag.png
Embedded hyde.png
Embedded query_routing.png
Embedded self_reflection.png
Embedded hybrid_and_rerank.png
Embedded hierarchical_index.png

Inserted 6 image embeddings (dim=3072)

Pesquisa intermodal: Consulta de texto → Resultados de imagem

Agora, vamos utilizar uma consulta de texto para pesquisar em embeddings de imagens. Uma vez que tanto o texto como as imagens são mapeados no mesmo espaço de incorporação, podemos compará-los diretamente.

from IPython.display import display, Image

text_queries = [
    "How does a basic RAG pipeline work?",
    "What is the hypothetical document embedding approach?",
    "How to combine hybrid search with reranking?",
]

for query in text_queries:
    query_embed = client.models.embed_content(
        model="gemini-embedding-2-preview", contents=query
    )

    results = milvus_client.search(
        collection_name=image_collection,
        data=[query_embed.embeddings[0].values],
        limit=1,
        search_params={"metric_type": "IP", "params": {}},
        output_fields=["filename"],
    )

    best = results[0][0]
    print(f"\nQuery: {query}")
    print(f"Match: {best['entity']['filename']} (score: {best['distance']:.4f})")
    display(Image(filename=str(image_dir / best["entity"]["filename"]), width=600))

Query: How does a basic RAG pipeline work?
Match: vanilla_rag.png (score: 0.5132)

Pipeline RAG simples

Query: What is the hypothetical document embedding approach?
Match: hyde.png (score: 0.4756)

HyDE

Query: How to combine hybrid search with reranking?
Match: hybrid_and_rerank.png (score: 0.5271)

Recuperação e reavaliação híbridas

Ótimo! Construímos com sucesso um pipeline RAG com o Milvus e o Gemini, e demonstrámos a pesquisa intermodal utilizando consultas de texto para recuperar imagens relevantes - tudo isto alimentado pelo espaço de incorporação unificado de gemini-embedding-2-preview.