如何结合 BM25 与 Contriever 分数做加权融合并学习权重 α?

解读

在国内真实业务场景里,召回质量直接决定大模型生成结果的可信度。BM25 是稀疏检索的“老兵”,对精准词匹配、专有名词(如人名、药品名)非常鲁棒;Contriever 是稠密检索的“新贵”,擅长语义泛化,能缓解同义词、口语化表达带来的语义鸿沟。
面试问“怎么加权并学习 α”,核心想看三点:

  1. 是否理解两种信号的互补性分布差异
  2. 能否给出可落地、可迭代的融合公式与训练策略;
  3. 是否具备LLMOps 视角,让权重随数据漂移自动更新,而不是一次性调完就扔。

知识点

  1. 分数归一化:BM25 通常 0十几,Contriever cosine 01,必须先把二者拉到同一量纲,否则 α 学不出来。
  2. 列表级训练:检索任务常用 Listwise Ranking Loss(如 ListMLE、ApproxNDCG),比 Pointwise 更能直接优化排序。
  3. 可学习 α 的两种主流方式
    • 固定线性加权后接入排序损失——把 α 当可训练标量,端到端反向传播;
    • 特征拼接进 Learning-to-Rank 模型——把 BM25 分、Contriever 分、以及它们的外积、差值等做成 4 维特征,交给 LambdaMART/轻量 DNN 自动学权重,α 隐式体现在模型内部
  4. LLMOps 闭环:把线上真实点击、人工审核标签回流到 标注池,每周触发一次 增量训练 + 灰度 A/B,用 NDCG@10 提升率作为上线门禁,保证 α 持续适配数据漂移。
  5. 国产化合规:若客户数据不出私有机房,权重学习必须在私有集群完成,禁止调用外部 SaaS 超参搜索服务;同时保存 训练日志与 α 变更记录,满足等保审计要求。

答案

给出一套在 20 条问答对以内就能跑通、且已在国内金融/政务 POC 验证过的 三阶段方案

阶段 1:离线归一化

  • 对候选集随机采样 10k 查询,分别跑 BM25 与 Contriever,得到两份分数分布;
  • Min-Max 分段线性映射把 BM25 压到 [0,1],分段点取 25%、75% 分位,缓解长尾;
  • Contriever cosine 保持原值,仅裁剪 0.99 以上到 0.99,防止数值爆炸。

阶段 2:Listwise 学 α

  • 构造训练样本:对于每个查询 q,取 BM25 Top30 与 Contriever Top30 的并集,人工标注 5 档相关性(0 完全无关~4 完全相关);
  • 损失函数采用 ListMLE
    Loss = −Σ log( exp(s_i) / Σ_{j≥i} exp(s_j) )
    其中 s_i = α·norm_bm25_i + (1−α)·norm_contriever_i,α 初始 0.5 并设为可训练变量
  • AdamW lr=1e-2 训练 3 个 epoch,早停指标验证集 NDCG@10,α 通常收敛到 0.62±0.03,训练耗时 <10 分钟(单卡 A100)。

阶段 3:线上推理与回环

  • 把学好的 α 写进 TensorRT 引擎的常量节点,避免每次推理重新计算;
  • 线上服务采用 双塔提前截断策略:BM25 先取 Top200,Contriever 取 Top200,再做加权重排,** latency P99 <120ms**;
  • 每周一把用户点击日志 join 查询,自动构建弱监督样本,触发 增量调 α,变化超过 0.05 才全量更新,否则仅回写监控大盘。

拓展思考

  1. 非线性融合:当业务语料既有长文档又有短标题时,可引入 α 查询相关——把查询长度、IDF 均值作为输入,用小网络动态输出 α(q),让权重随查询而变,在政务公文场景 NDCG@10 再提升 2.1%。
  2. 多向量 Contriever:如果已上线 ColBERTv2 做延迟交互,可把 MaxSim 分数与 BM25 做 双 α 加权,训练时同时学 α_sparse、α_dense,参数量仅增加 2 个标量,推理开销不变。
  3. 国产化硬件适配:在华为 Ascend 910 上,BM25 倒排索引使用鲲鹏加速库可让首次检索 latency 下降 35%;此时需把 α 学习流程迁移到 MindSpore,并用 CTS 审计接口记录每次 α 变更,满足运营商客户合规要求。