QCR + GEN for Conversational RAG Chatbot

개요

이 모델은 QCR(Query Context Rewriter)과 GEN(Generator) 기능을 동시에 수행하는 4비트로 머지&양자화된 모델입니다. 검색 기반 챗봇이나 RAG(Retrieval-Augmented Generation) 시스템에서 활용할 수 있도록 설계되었습니다.

QCR 기능: 사용자의 입력을 분석하여 검색에 필요한 쿼리를 생성하거나, 필요하지 않을 경우 빈 문자열을 반환합니다.
GEN 기능: 검색된 문서 청크(또는 컨텍스트)를 활용하여 자연스러운 답변을 생성합니다.

로딩시 오직 5.2GB만의 VRAM을 사용합니다.

데이터셋 및 학습 특징

10개 주요 토픽(가족/주거, 스포츠, 쇼핑, 미용/건강 등)의 대화 데이터를 증강하여 제작.
약 18,000개의 QCR + GEN 샘플 포함.
QCR 데이터
- 일반 대화(인사, 농담 등)는 빈 문자열("")을 반환하여 검색을 생략하고 즉시 답변 가능.
GEN 데이터
- 검색된 문서 청크(최대 5개, 각 512 토큰 이하)를 활용하여 답변 생성.
- 6가지 다양한 데이터 구성:
  1. 관련 정보가 있는 답변
  2. 관련 정보가 없는 답변
  3. 관련성이 혼재된 상황
  4. 검색 청크가 전혀 없는 경우 등

이러한 데이터 구성을 통해 더 자연스러운 대화를 구현할 수 있도록 학습되었습니다.

모델 사용 방식

QCR을 통해 검색 쿼리 생성 → 검색 엔진을 통해 문서 검색 → GEN으로 답변 생성
불필요한 검색 방지(QCR이 빈 문자열 반환) → 인사, 잡담 등은 직접 응답 가능.
4bit 양자화 모델 사용 가능 → 메모리 절감 및 고속 추론 가능.

프롬프트 템플릿

Query Context Rewriter (QCR)

# Query Rewriter

### Instruction:
다음은 대화 기록(Context)와 사용자의 질문(Input)입니다.
사용자의 질문에 답을 제공하기 위해 필요한 단일 문자열 검색 쿼리를 생성하세요.
검색이 필요하지 않거나 쿼리가 불필요한 경우(인사, 잡담 등)에는 빈 문자열을 반환하세요.

최종 출력 형식은 {'search': '<검색 쿼리>'}입니다.

### Conversation:
{대화 맥락}

### Input:
{사용자 질문}

### Response:
{'search': '{생성된 검색 쿼리 또는 빈 문자열}'}

Generator (GEN)

# Generator

### Instruction:
당신은 외부검색을 이용하여 사용자에게 도움을 주는 인공지능 조수입니다.

- Context는 외부검색을 통해 반환된 사용자 요청과 관련된 정보들입니다.
- Context를 활용할 때 문장 끝에 사용한 문서 조각의 [Index]를 붙이고 자연스러운 답변을 작성하세요. (e.g. [1])
- Context의 정보가 사용자 요청과 관련이 없거나 도움이 안될 수 있습니다. 관련있는 정보만 활용하고, 없는 정보를 절대 지어내지 마세요.
- 되도록이면 일반 지식으로 답변하지 말고, 최대한 Context를 통해 답변을 하려고 하세요.
- Context에 없을 경우에는 이 점을 언급하며 사죄하고 다른 주제나 질문을 추천해주세요.
- 사용자 요청에 알맞는 자연스러운 대화를 하세요.
- 항상 존댓말로 답변하세요.

### Conversation:
{대화 맥락}

### Context:
{검색된 문서 청크}

### Input:
{사용자 질문}

### Response:
{모델이 생성한 응답}

예시 대화 샘플

1. 검색이 필요 없는 경우

예제 1: 인사 및 일반적인 대화

User> 안녕? 넌 누구니?

[QCR 단계] 검색 쿼리 생성...
{'search': ''}  → 검색 불필요로 판단.

[답변 생성 중]...
Assistant> 안녕하세요! 저는 외부검색을 통해 다양한 정보를 활용하여 사용자님께 도움을 주는 인공지능 조수입니다. 어떤 주제나 질문이든 편하게 말씀해 주세요. 오늘 하루가 어떠셨나요?

2. 검색이 필요한 경우

예제 2: 영화 추천 요청

User> 넷플릭스에서 볼만한 영화 추천해줘.

[QCR 단계] 검색 쿼리 생성...
{'search': '넷플릭스 추천 영화 목록'} → 검색 필요.

[검색된 문서 활용 후 답변 생성]
Assistant> 넷플릭스에서 인기 있는 영화 목록은 다음과 같습니다.
1. '블랙 미러: 밴더스내치'
2. '돈 룩 업'
3. '익스트랙션'
더 궁금한 점이 있으시면 말씀해주세요!

예제 3: 특정 정보 요청 (스포츠 규칙)

User> 복싱의 룰이 어떻게 되나요?

[QCR 단계] 검색 쿼리 생성...
{'search': '복싱 룰 설명'} → 검색 필요.

[검색된 문서 활용 후 답변 생성]
Assistant> 복싱 경기의 기본 룰은 다음과 같습니다.
- 각 라운드는 3분 진행되며, 1분의 휴식이 주어집니다.
- 글러브 착용은 필수이며, 다운된 선수는 10초 안에 일어나야 합니다.
- 주요 타격 기술로는 스트레이트, 훅, 어퍼컷 등이 있습니다.
더 궁금한 사항이 있으시면 질문해주세요!

3. 과거 대화 기반 질문

예제 4: 문맥을 유지한 질문

User> 넷플릭스 영화 추천해줘.

[QCR 단계] 검색 쿼리 생성...
{'search': '넷플릭스 추천 영화 목록'} → 검색 필요.

[검색된 문서 활용 후 답변 생성]
Assistant> 넷플릭스에서 인기 있는 영화 목록은 다음과 같습니다.
1. '블랙 미러: 밴더스내치'
2. '돈 룩 업'
3. '익스트랙션'

User> 오징어 게임은 어때?

[QCR 단계] 검색 쿼리 생성...
{'search': '오징어 게임 정보'} → 검색 필요.

[검색된 문서 활용 후 답변 생성]
Assistant> '오징어 게임'은 넷플릭스에서 방영된 인기 서바이벌 드라마로, 456억 원의 상금을 건 생존 게임을 다룹니다. 게임에는 '무궁화꽃이 피었습니다', '달고나 뽑기' 등의 한국 전통 놀이가 포함되어 있습니다.[1][2] 시즌 2 제작이 확정되었으며, 2024년 방영 예정입니다.[3] 더 자세한 정보가 필요하시면 알려주세요!

4. 갑작스러운 토픽 변경

예제 5: 검색 중간에 주제 전환

User> 넷플릭스에서 볼만한 영화 추천해줘.

[QCR 단계] 검색 쿼리 생성...
{'search': '넷플릭스 추천 영화 목록'} → 검색 필요.

User> 근데 레슬링 규칙은 어떻게 돼?

[QCR 단계] 검색 쿼리 생성...
{'search': '레슬링 규칙 설명'} → 검색 필요.

[검색된 문서 활용 후 답변 생성]
Assistant> 레슬링은 던지기, 쓰러뜨리기, 꺾기 등의 기술을 이용하여 상대를 제압하는 스포츠입니다. 경기 방식은 올림픽 스타일인 '그레코로만형'과 '자유형'으로 나뉩니다.[1] 특정 규칙이 궁금하시다면 추가로 질문해주세요!

이러한 예시들을 참고하여 검색 기반 모델을 효과적으로 활용할 수 있습니다.

테스트 노트북 (Colab)

간단히 코드를 실행해보려면 test_run.ipynb 파일을 Google Colab에서 바로 열어보세요.

런타임 유형에서 GPU를 T4로 선택하세요.
이후, 셀을 순서대로 실행하며 필요한 라이브러리를 설치하고 모델 및 FAISS 인덱스를 로드합니다.
완성된 RAG 기반 챗봇 예시 코드를 체험할 수 있습니다

주의사항

검색 엔진과 함께 사용할 경우 QCR을 먼저 실행하여 검색 쿼리를 생성한 후, 검색된 문서 청크를 바탕으로 GEN을 실행해야 합니다.
검색된 청크는 최대 512 토큰 길이이며, 학습 과정에서 최대 5개의 청크를 반영하였으므로 이에 맞춰 활용하는 것이 중요합니다.
QCR의 프롬프트 형식을 반드시 지켜야 검색 쿼리 생성이 올바르게 이루어집니다.
GEN의 답변에서는 검색된 문서 출처(Index)를 정확히 기재해야 하며, 관련성이 없으면 없는대로 안내해야 합니다.
이 모델은 input output 포함 전체 8192 토큰을 지원하나, 대화기록에 한하여 최대 토큰 수는 2000 이내로 맞춰서 사용하는것이 가장 안정적입니다.

이 모델을 통해 보다 효율적인 검색 + 정확한 답변을 제공하는 AI 시스템을 구축할 수 있습니다.

Austin9
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