Embedding 向量模型：从语义表示到相似度计算

#前言

大模型「读懂」文字靠的是 token，但 token 之间只有离散的编号关系，模型并不知道「苹果」和「李子」在语义上很近。要让程序能「理解」两段文字的相似程度，必须先把文本映射成一个高维向量，再用几何方法比较。这一步就是 Embedding。

本篇基于我本地 nana-ima/1.basic 今天的真实代码，从语义表示讲到余弦相似度，并复盘几个踩过的真实坑。

#一、为什么需要 Embedding

传统关键词检索是「字面匹配」：

复制查询：水果有哪些好吃的
文档：苹果是蔷薇科水果   →  无「好吃的」关键词 → 匹配失败

Embedding 做的是「语义匹配」：

复制查询向量 ← "水果有哪些好吃的"
文档向量 ← "苹果是蔷薇科水果"
余弦相似度 ≈ 0.82          →  语义高度相关，命中

文本被映射成向量后，语义相近的文本在向量空间里方向接近，这是 RAG（检索增强生成）能「找对文档」的根本原因。

#二、什么是 Embedding 向量

Embedding 模型（如 BAAI/bge-m3）把一段文本压缩成一个定长浮点数组：

复制"苹果" → [0.12, -0.05, 0.33, ..., 0.08]   （1024 维）
"李子" → [0.10, -0.02, 0.31, ..., 0.09]   （1024 维）
"汽车" → [-0.40, 0.70, -0.10, ..., 0.30]  （1024 维）

数组里的数字本身无意义，但它的几何方向承载语义：水果类的向量彼此靠近，和「汽车」夹角很大。

关键特性：

• 定长：无论输入多长，输出维度固定（bge-m3 是 1024 维）
• 可计算：向量之间能算距离 / 夹角，距离越小语义越近
• 同一模型才可比：不同模型出来的向量维度、坐标系不同，不能混着比

#三、实战：用 LangChain 调用向量模型

#3.1 选型：DeepSeek 没有向量模型

一个常见误解是「用 DeepSeek 的 key 也能做 embedding」。实际上 DeepSeek 只提供 deepseek-chat / deepseek-reasoner 生成模型，没有 embedding 接口，直接填会 404。

国内好用的向量模型选型：

本篇用硅基流动的 BAAI/bge-m3，生成模型继续走 DeepSeek 官方，互不影响。

#3.2 配置 .env

复制# 生成模型（DeepSeek 官方）
NANA_API_KEY=sk-你的deepseekkey
NANA_MODEL=deepseek-chat
NANA_API_BASE_URL=https://api.deepseek.com/v1

# 向量模型（硅基流动 SiliconFlow）
NANA_EMBEDDING_API_KEY=sk-你的硅基流动key
NANA_EMBEDDING_MODEL=BAAI/bge-m3
EMBEDDING_BASE_URL=https://api.siliconflow.cn/v1

硅基流动的代金券自动抵扣，调用时不用手动选，费用优先从券余额扣。

#3.3 代码：文本 → 向量

复制import "dotenv/config";
import { OpenAIEmbeddings } from "@langchain/openai";

const getEnv = (key: string) => process.env[key] || "";

const embedding = new OpenAIEmbeddings({
    model: getEnv("NANA_EMBEDDING_MODEL"),
    apiKey: getEnv("NANA_EMBEDDING_API_KEY"),
    configuration: {
        baseURL: getEnv("EMBEDDING_BASE_URL"),
    },
});

// 单条文本 → 一个向量
const vector1 = await embedding.embedQuery("李子");
const vector2 = await embedding.embedQuery("杏子");

// 多条文本 → 向量数组（内部批处理，比循环调用快）
const vectors = await embedding.embedDocuments(["苹果", "李子"]);

两个核心 API：

#3.4 踩坑：Promise pending

最初我这样写：

复制const res = embedding.embedQuery("李子");
console.log("res", res);   // Promise { <pending> }

打印出 Promise { <pending> }——因为 embedQuery 是异步方法，返回的是 Promise 而不是结果。必须加 await：

复制const vector1 = await embedding.embedQuery("李子");
console.log("向量维度：", vector1.length);   // 1024

向量数组很长（1024 个数字），直接 console.log 会喷满终端，调试时打印 .length 或 .slice(0,5) 即可。

#四、相似度计算：余弦相似度

拿到向量后，怎么判断「李子」和「杏子」谁更接近？用余弦相似度——比较两个向量方向的接近程度。

Image 1: 余弦相似度：向量夹角与语义相似.png

#4.1 数学公式

复制cos(θ) = (A · B) / (|A| × |B|)

• A · B：点积，对应位置相乘再累加
• |A|、|B|：向量模长，√(各分量平方和)
• θ：两个向量的夹角

除以模长是为了归一化——只比方向、不比长度，否则长文本向量天然数值大，会不公平。

#4.2 代码逐行解析

复制const cosineSimilarity = (v1: number[], v2: number[]) => {
    // ① 点积 A·B：v1、v2 对应位置相乘累加
    const dotProduct = v1.reduce(
        (acc, cur, index) => acc + cur * (v2[index] ?? 0),
        0
    );
    // ② 模长 |A|：v1 各分量平方和开根
    const magnitude1 = Math.sqrt(v1.reduce((acc, cur) => acc + cur * cur, 0));
    // ③ 模长 |B|：v2 各分量平方和开根
    const magnitude2 = Math.sqrt(v2.reduce((acc, cur) => acc + cur * cur, 0));
    // ④ 余弦相似度 = 点积 / (模长乘积)
    return dotProduct / (magnitude1 * magnitude2);
};

关于 ?? 0：我的 tsconfig.json 开了 noUncheckedIndexedAccess: true，TS 认为 v2[index] 可能取不到值（类型 number | undefined），相乘会报类型错。?? 0 是兜底（两个向量维度相同，实际不会越界），既不影响逻辑又让编译通过。

#4.3 运行与结果解读

复制const similarity = cosineSimilarity(vector1, vector2);
console.log(similarity);

Image 2: cos.png

预期「李子」与「杏子」的余弦值在 0.8 以上，因为它们都是水果、方向接近。

#五、它在 RAG 里的位置

Embedding 负责「建库」和「查库」两步的向量化，余弦相似度负责「排序找最相关」。本篇只实现了相似度函数，下一篇会接上 MemoryVectorStore 和文档切分，跑通一个最小可问答的 RAG。

#六、小结

• Embedding 把文本变成定长向量，让语义可计算
• DeepSeek 无 embedding，向量模型选硅基流动 BAAI/bge-m3 等
• embedQuery 单条、embedDocuments 批量，二者都是异步需 await
• 余弦相似度 = 点积 ÷ 模长乘积，值越接近 1 语义越相似
• TS 开了 noUncheckedIndexedAccess 时，索引取值用 ?? 0 兜底

下一篇预告：从 0 搭一个 RAG——文档切分、向量存储与检索增强问答。

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