feat(backend): add embeddings and ChromaDB vector store
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6dc7f634ea
commit
abf7d802ab
3 files changed
+489
No files matched your search
@@ -0,0 +1,87 @@
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"""Geração de embeddings de texto.
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Em produção usa `sentence-transformers` com um modelo multilíngue executado em
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CPU. `HashEmbedder` é um embedder determinístico e sem dependências, usado nos
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testes e como fallback explícito.
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"""
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from __future__ import annotations
|
||||
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||||
import hashlib
|
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import logging
|
||||
import math
|
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from typing import Protocol, Sequence
|
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||||
logger = logging.getLogger(__name__)
|
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def normalize(vector: Sequence[float]) -> list[float]:
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"""Normaliza um vetor para comprimento 1. Vetor nulo vira vetor nulo."""
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magnitude = math.sqrt(sum(component * component for component in vector))
|
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if magnitude == 0:
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return [0.0] * len(vector)
|
||||
return [component / magnitude for component in vector]
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class Embedder(Protocol):
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"""Interface de geração de embeddings."""
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dimensions: int
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def encode(self, texts: Sequence[str]) -> list[list[float]]:
|
||||
"""Devolve um vetor normalizado por texto."""
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...
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class HashEmbedder:
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"""Embedder determinístico baseado em hash.
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Não captura semântica, mas serve para testes e para verificações de
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integridade do pipeline (ids, contagens, filtros de metadados).
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"""
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||||
def __init__(self, dimensions: int = 384):
|
||||
self.dimensions = dimensions
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||||
def encode(self, texts: Sequence[str]) -> list[list[float]]:
|
||||
vectors: list[list[float]] = []
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||||
for text in texts:
|
||||
vector = [0.0] * self.dimensions
|
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tokens = _tokenize(text)
|
||||
for token in tokens:
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digest = hashlib.sha256(token.encode("utf-8")).digest()
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||||
index = int.from_bytes(digest[:4], "big") % self.dimensions
|
||||
sign = 1.0 if digest[4] % 2 == 0 else -1.0
|
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vector[index] += sign
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vectors.append(normalize(vector))
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return vectors
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||||
class SentenceTransformerEmbedder:
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"""Embedder de produção, baseado em sentence-transformers."""
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def __init__(self, model_name: str, batch_size: int = 32, device: str = "cpu"):
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||||
from sentence_transformers import SentenceTransformer
|
||||
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||||
self.model_name = model_name
|
||||
self.batch_size = batch_size
|
||||
self._model = SentenceTransformer(model_name, device=device)
|
||||
self.dimensions = int(self._model.get_sentence_embedding_dimension())
|
||||
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||||
def encode(self, texts: Sequence[str]) -> list[list[float]]:
|
||||
if not texts:
|
||||
return []
|
||||
vectors = self._model.encode(
|
||||
list(texts),
|
||||
batch_size=self.batch_size,
|
||||
convert_to_numpy=True,
|
||||
normalize_embeddings=True,
|
||||
show_progress_bar=False,
|
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)
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||||
return [vector.tolist() for vector in vectors]
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def _tokenize(text: str) -> list[str]:
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||||
"""Separa o texto em tokens simples, sem dependências externas."""
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cleaned = "".join(ch.lower() if ch.isalnum() else " " for ch in text)
|
||||
return [token for token in cleaned.split() if token]
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@@ -0,0 +1,245 @@
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||||
"""Banco vetorial persistente (ChromaDB) e implementação em memória para testes."""
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||||
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||||
from __future__ import annotations
|
||||
|
||||
import logging
|
||||
import math
|
||||
from dataclasses import dataclass
|
||||
from pathlib import Path
|
||||
from typing import Iterable, Sequence
|
||||
|
||||
from .bible_parser import VerseChunk
|
||||
from .embedding import Embedder, HashEmbedder
|
||||
|
||||
logger = logging.getLogger(__name__)
|
||||
|
||||
|
||||
@dataclass(frozen=True)
|
||||
class SearchResult:
|
||||
"""Trecho recuperado da busca vetorial."""
|
||||
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||||
book: str
|
||||
chapter: int
|
||||
verse: int
|
||||
page: int
|
||||
file: str
|
||||
text: str
|
||||
distance: float = 0.0
|
||||
|
||||
@property
|
||||
def reference(self) -> str:
|
||||
return f"{self.book} {self.chapter}:{self.verse}"
|
||||
|
||||
@property
|
||||
def score(self) -> float:
|
||||
"""Similaridade em escala 0..1 (1 = idêntico)."""
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||||
return max(0.0, min(1.0, 1.0 - self.distance))
|
||||
|
||||
|
||||
def cosine_similarity(left: Sequence[float], right: Sequence[float]) -> float:
|
||||
"""Similaridade de cosseno entre dois vetores."""
|
||||
if not left or not right:
|
||||
return 0.0
|
||||
size = min(len(left), len(right))
|
||||
dot = sum(left[i] * right[i] for i in range(size))
|
||||
left_norm = math.sqrt(sum(value * value for value in left[:size]))
|
||||
right_norm = math.sqrt(sum(value * value for value in right[:size]))
|
||||
if left_norm == 0 or right_norm == 0:
|
||||
return 0.0
|
||||
return dot / (left_norm * right_norm)
|
||||
|
||||
|
||||
class VectorStore:
|
||||
"""Fachada sobre o ChromaDB persistente."""
|
||||
|
||||
def __init__(
|
||||
self,
|
||||
persist_dir: Path | str,
|
||||
collection_name: str = "biblia",
|
||||
embedder: Embedder | None = None,
|
||||
):
|
||||
import chromadb
|
||||
from chromadb.config import Settings as ChromaSettings
|
||||
|
||||
self.persist_dir = Path(persist_dir)
|
||||
self.persist_dir.mkdir(parents=True, exist_ok=True)
|
||||
self.collection_name = collection_name
|
||||
self.embedder = embedder or HashEmbedder()
|
||||
self._client = chromadb.PersistentClient(
|
||||
path=str(self.persist_dir),
|
||||
settings=ChromaSettings(anonymized_telemetry=False, allow_reset=True),
|
||||
)
|
||||
self._collection = self._client.get_or_create_collection(
|
||||
name=collection_name,
|
||||
metadata={"hnsw:space": "cosine"},
|
||||
)
|
||||
|
||||
def upsert(self, chunks: Iterable[VerseChunk], vectors: Sequence[Sequence[float]]) -> None:
|
||||
"""Grava chunks e vetores, substituindo os de mesmo id."""
|
||||
chunk_list = list(chunks)
|
||||
if not chunk_list:
|
||||
return
|
||||
if len(vectors) != len(chunk_list):
|
||||
raise ValueError("vectors e chunks devem ter o mesmo tamanho")
|
||||
|
||||
self._collection.upsert(
|
||||
ids=[chunk.chunk_id for chunk in chunk_list],
|
||||
embeddings=[list(vector) for vector in vectors],
|
||||
documents=[chunk.text for chunk in chunk_list],
|
||||
metadatas=[
|
||||
{
|
||||
"book": chunk.book,
|
||||
"chapter": chunk.chapter,
|
||||
"verse": chunk.verse,
|
||||
"page": chunk.page,
|
||||
"file": chunk.file,
|
||||
"reference": f"{chunk.book} {chunk.chapter}:{chunk.verse}",
|
||||
}
|
||||
for chunk in chunk_list
|
||||
],
|
||||
)
|
||||
|
||||
def delete_file(self, file_name: str) -> None:
|
||||
"""Remove todos os chunks de um arquivo."""
|
||||
existing = self._collection.get(where={"file": file_name})
|
||||
ids = existing.get("ids") or []
|
||||
if ids:
|
||||
self._collection.delete(ids=ids)
|
||||
|
||||
def query(
|
||||
self, vector: Sequence[float], n_results: int = 6, min_similarity: float = 0.35
|
||||
) -> list[SearchResult]:
|
||||
"""Busca os chunks mais próximos, descartando os abaixo do limiar."""
|
||||
total = self._collection.count()
|
||||
if total == 0:
|
||||
return []
|
||||
|
||||
raw = self._collection.query(
|
||||
query_embeddings=[list(vector)],
|
||||
n_results=min(n_results, total),
|
||||
include=["documents", "metadatas", "distances"],
|
||||
)
|
||||
|
||||
documents = (raw.get("documents") or [[]])[0]
|
||||
metadatas = (raw.get("metadatas") or [[]])[0]
|
||||
distances = (raw.get("distances") or [[]])[0]
|
||||
|
||||
results: list[SearchResult] = []
|
||||
for document, metadata, distance in zip(documents, metadatas, distances):
|
||||
similarity = 1.0 - float(distance)
|
||||
if similarity < min_similarity:
|
||||
continue
|
||||
results.append(
|
||||
SearchResult(
|
||||
book=str(metadata.get("book", "")),
|
||||
chapter=int(metadata.get("chapter", 0)),
|
||||
verse=int(metadata.get("verse", 0)),
|
||||
page=int(metadata.get("page", 0)),
|
||||
file=str(metadata.get("file", "")),
|
||||
text=document or "",
|
||||
distance=float(distance),
|
||||
)
|
||||
)
|
||||
return results
|
||||
|
||||
def get_by_reference(
|
||||
self, book: str, chapter: int, verse: int
|
||||
) -> list[SearchResult]:
|
||||
"""Busca determinística por livro, capítulo e versículo."""
|
||||
raw = self._collection.get(
|
||||
where={
|
||||
"$and": [
|
||||
{"book": book},
|
||||
{"chapter": int(chapter)},
|
||||
{"verse": int(verse)},
|
||||
]
|
||||
},
|
||||
include=["documents", "metadatas"],
|
||||
)
|
||||
documents = raw.get("documents") or []
|
||||
metadatas = raw.get("metadatas") or []
|
||||
return [
|
||||
SearchResult(
|
||||
book=str(metadata.get("book", book)),
|
||||
chapter=int(metadata.get("chapter", chapter)),
|
||||
verse=int(metadata.get("verse", verse)),
|
||||
page=int(metadata.get("page", 0)),
|
||||
file=str(metadata.get("file", "")),
|
||||
text=document or "",
|
||||
distance=0.0,
|
||||
)
|
||||
for document, metadata in zip(documents, metadatas)
|
||||
]
|
||||
|
||||
def count(self) -> int:
|
||||
"""Total de chunks indexados."""
|
||||
return int(self._collection.count())
|
||||
|
||||
|
||||
class InMemoryVectorStore:
|
||||
"""Banco vetorial em memória, usado nos testes.
|
||||
|
||||
Implementa a mesma interface de `VectorStore`, com busca por similaridade
|
||||
de cosseno e filtros por metadados.
|
||||
"""
|
||||
|
||||
def __init__(self, embedder: Embedder | None = None):
|
||||
self.embedder = embedder or HashEmbedder()
|
||||
self._vectors: dict[str, list[float]] = {}
|
||||
self._chunks: dict[str, VerseChunk] = {}
|
||||
|
||||
def upsert(self, chunks: Iterable[VerseChunk], vectors: Sequence[Sequence[float]]) -> None:
|
||||
chunk_list = list(chunks)
|
||||
if len(vectors) != len(chunk_list):
|
||||
raise ValueError("vectors e chunks devem ter o mesmo tamanho")
|
||||
for chunk, vector in zip(chunk_list, vectors):
|
||||
self._vectors[chunk.chunk_id] = list(vector)
|
||||
self._chunks[chunk.chunk_id] = chunk
|
||||
|
||||
def delete_file(self, file_name: str) -> None:
|
||||
for chunk_id in [cid for cid, chunk in self._chunks.items() if chunk.file == file_name]:
|
||||
self._vectors.pop(chunk_id, None)
|
||||
self._chunks.pop(chunk_id, None)
|
||||
|
||||
def query(
|
||||
self, vector: Sequence[float], n_results: int = 6, min_similarity: float = 0.35
|
||||
) -> list[SearchResult]:
|
||||
scored: list[SearchResult] = []
|
||||
for chunk_id, stored in self._vectors.items():
|
||||
similarity = cosine_similarity(vector, stored)
|
||||
if similarity < min_similarity:
|
||||
continue
|
||||
chunk = self._chunks[chunk_id]
|
||||
scored.append(
|
||||
SearchResult(
|
||||
book=chunk.book,
|
||||
chapter=chunk.chapter,
|
||||
verse=chunk.verse,
|
||||
page=chunk.page,
|
||||
file=chunk.file,
|
||||
text=chunk.text,
|
||||
distance=1.0 - similarity,
|
||||
)
|
||||
)
|
||||
scored.sort(key=lambda result: result.distance)
|
||||
return scored[:n_results]
|
||||
|
||||
def get_by_reference(
|
||||
self, book: str, chapter: int, verse: int
|
||||
) -> list[SearchResult]:
|
||||
return [
|
||||
SearchResult(
|
||||
book=chunk.book,
|
||||
chapter=chunk.chapter,
|
||||
verse=chunk.verse,
|
||||
page=chunk.page,
|
||||
file=chunk.file,
|
||||
text=chunk.text,
|
||||
distance=0.0,
|
||||
)
|
||||
for chunk in self._chunks.values()
|
||||
if chunk.book == book and chunk.chapter == chapter and chunk.verse == verse
|
||||
]
|
||||
|
||||
def count(self) -> int:
|
||||
return len(self._chunks)
|
||||
@@ -0,0 +1,157 @@
|
||||
"""Testes do banco vetorial e dos embeddings."""
|
||||
|
||||
from __future__ import annotations
|
||||
|
||||
import sys
|
||||
from pathlib import Path
|
||||
|
||||
import pytest
|
||||
|
||||
sys.path.insert(0, str(Path(__file__).resolve().parents[1]))
|
||||
|
||||
from app.bible_parser import VerseChunk # noqa: E402
|
||||
from app.embedding import HashEmbedder, normalize # noqa: E402
|
||||
from app.vector_store import InMemoryVectorStore, VectorStore # noqa: E402
|
||||
|
||||
|
||||
def make_chunk(verse: int, book: str = "Gênesis", chapter: int = 1, file: str = "biblia.pdf"):
|
||||
return VerseChunk(
|
||||
book=book,
|
||||
chapter=chapter,
|
||||
verse=verse,
|
||||
page=6,
|
||||
file=file,
|
||||
text=f"Versículo {verse} de {book} {chapter}",
|
||||
)
|
||||
|
||||
|
||||
@pytest.fixture
|
||||
def embedder():
|
||||
return HashEmbedder(dimensions=32)
|
||||
|
||||
|
||||
@pytest.fixture
|
||||
def store(embedder):
|
||||
return InMemoryVectorStore(embedder=embedder)
|
||||
|
||||
|
||||
def test_normalize_produces_unit_vector():
|
||||
vector = normalize([3.0, 4.0])
|
||||
assert vector == [0.6, 0.8]
|
||||
|
||||
|
||||
def test_normalize_of_zero_vector_is_safe():
|
||||
assert normalize([0.0, 0.0]) == [0.0, 0.0]
|
||||
|
||||
|
||||
def test_hash_embedder_is_deterministic():
|
||||
embedder = HashEmbedder(dimensions=16)
|
||||
assert embedder.encode(["olá mundo"]) == embedder.encode(["olá mundo"])
|
||||
|
||||
|
||||
def test_hash_embedder_produces_requested_dimensions():
|
||||
embedder = HashEmbedder(dimensions=7)
|
||||
vector = embedder.encode(["texto"])[0]
|
||||
assert len(vector) == 7
|
||||
|
||||
|
||||
def test_upsert_then_query_finds_the_matching_chunk(store, embedder):
|
||||
chunks = [make_chunk(1), make_chunk(2), make_chunk(3)]
|
||||
vectors = embedder.encode([chunk.text for chunk in chunks])
|
||||
|
||||
store.upsert(chunks, vectors)
|
||||
|
||||
query_vector = embedder.encode(["Versículo 2 de Gênesis 1"])[0]
|
||||
results = store.query(query_vector, n_results=3, min_similarity=0.0)
|
||||
|
||||
assert results
|
||||
assert results[0].verse == 2
|
||||
assert results[0].book == "Gênesis"
|
||||
|
||||
|
||||
def test_query_respects_min_similarity(store, embedder):
|
||||
chunks = [make_chunk(1)]
|
||||
vectors = embedder.encode([chunk.text for chunk in chunks])
|
||||
store.upsert(chunks, vectors)
|
||||
|
||||
query_vector = embedder.encode(["palavra completamente diferente xyz"])[0]
|
||||
results = store.query(query_vector, n_results=5, min_similarity=0.99)
|
||||
|
||||
assert results == [], "nada deveria passar com limiar 0.99"
|
||||
|
||||
|
||||
def test_query_respects_n_results(store, embedder):
|
||||
chunks = [make_chunk(i) for i in range(1, 11)]
|
||||
vectors = embedder.encode([chunk.text for chunk in chunks])
|
||||
store.upsert(chunks, vectors)
|
||||
|
||||
query_vector = embedder.encode(["Versículo"])[0]
|
||||
results = store.query(query_vector, n_results=3, min_similarity=0.0)
|
||||
|
||||
assert len(results) == 3
|
||||
|
||||
|
||||
def test_delete_file_removes_only_that_file(store, embedder):
|
||||
chunks = [make_chunk(1, file="a.pdf"), make_chunk(2, file="b.pdf")]
|
||||
vectors = embedder.encode([chunk.text for chunk in chunks])
|
||||
store.upsert(chunks, vectors)
|
||||
|
||||
store.delete_file("a.pdf")
|
||||
|
||||
assert store.count() == 1
|
||||
query_vector = embedder.encode(["Versículo"])[0]
|
||||
results = store.query(query_vector, n_results=10, min_similarity=0.0)
|
||||
assert {result.file for result in results} == {"b.pdf"}
|
||||
|
||||
|
||||
def test_get_by_reference_returns_exact_verse(store, embedder):
|
||||
chunks = [make_chunk(1), make_chunk(2, chapter=2)]
|
||||
vectors = embedder.encode([chunk.text for chunk in chunks])
|
||||
store.upsert(chunks, vectors)
|
||||
|
||||
results = store.get_by_reference("Gênesis", 2, 2)
|
||||
|
||||
assert len(results) == 1
|
||||
assert results[0].chapter == 2
|
||||
assert results[0].verse == 2
|
||||
|
||||
|
||||
def test_get_by_reference_returns_empty_when_missing(store, embedder):
|
||||
chunks = [make_chunk(1)]
|
||||
vectors = embedder.encode([chunk.text for chunk in chunks])
|
||||
store.upsert(chunks, vectors)
|
||||
|
||||
assert store.get_by_reference("João", 3, 16) == []
|
||||
|
||||
|
||||
def test_count_reflects_upserts(store, embedder):
|
||||
chunks = [make_chunk(1), make_chunk(2)]
|
||||
vectors = embedder.encode([chunk.text for chunk in chunks])
|
||||
|
||||
store.upsert(chunks, vectors)
|
||||
|
||||
assert store.count() == 2
|
||||
|
||||
|
||||
def test_upsert_is_idempotent(store, embedder):
|
||||
chunk = make_chunk(1)
|
||||
vector = embedder.encode([chunk.text])[0]
|
||||
|
||||
store.upsert([chunk], [vector])
|
||||
store.upsert([chunk], [vector])
|
||||
|
||||
assert store.count() == 1
|
||||
|
||||
|
||||
def test_chroma_store_roundtrip(tmp_path, embedder):
|
||||
"""Garante que a implementação Chroma real tem a mesma interface."""
|
||||
store = VectorStore(persist_dir=tmp_path, embedder=embedder)
|
||||
chunk = make_chunk(1)
|
||||
vector = embedder.encode([chunk.text])[0]
|
||||
|
||||
store.upsert([chunk], [vector])
|
||||
|
||||
assert store.count() == 1
|
||||
results = store.get_by_reference("Gênesis", 1, 1)
|
||||
assert len(results) == 1
|
||||
assert results[0].text == chunk.text
|
||||
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