2024年数据科学的前15个矢量数据库:全面指南

2024年数据科学领域的前15个矢量数据库:全面指南

介绍

在快速发展的数据科学领域中,向量数据库在实现高维数据的高效存储、检索和处理方面起着关键作用。本文探讨了向量数据库的定义和意义,并将其与传统数据库进行了比较,并提供了一份关于2024年应考虑的前15个向量数据库的深入概述。

什么是向量数据库?

向量数据库在其核心设计上专注于高效处理向量化数据。与擅长结构化数据存储的传统数据库不同,向量数据库专门处理多维空间中的数据点,使其成为人工智能、机器学习和自然语言处理等应用的理想选择。

向量数据库的目的在于促进向量嵌入、相似性搜索和高维数据的高效处理。与传统数据库在处理非结构化数据时可能存在困难不同,向量数据库在数据点之间的关系和相似性至关重要的场景中表现出色。

如何为项目选择合适的向量数据库

在选择适合项目的向量数据库时,考虑以下因素:

  • 您是否有一个工程团队来托管数据库,或者您是否需要一个完全管理的数据库?
  • 您是否拥有向量嵌入,或者您是否需要一个向量数据库来生成它们?
  • 批处理或在线等延迟要求。
  • 团队中的开发经验。
  • 给定工具的学习曲线。
  • 解决方案的可靠性。
  • 实施和维护成本。
  • 安全性和合规性。

2024年数据科学领域的前15个顶级向量数据库

1. Pinecone

网址: Pinecone

开源:

GitHub 星数: 836

问题的解决:

Pinecone是一个云原生的向量数据库,提供无缝的API和免费的基础设施。它消除了用户管理基础架构的需要,使他们能够专注于开发和扩展他们的AI解决方案。Pinecone在快速数据处理方面表现出色,支持元数据过滤和稀疏-稠密索引以获得准确的结果。

主要特点:

  • 重复检测
  • 排名跟踪
  • 数据搜索
  • 分类
  • 去重

2. Milvus

网址: Milvus

开源:

GitHub 星数: 21.1k

问题的解决:

Milvus是一个开源的向量数据库,专为高效的向量嵌入和相似性搜索而设计。它简化了非结构化数据搜索,并在不同的部署环境中提供统一的体验。Milvus广泛应用于图像搜索、聊天机器人和化学结构搜索等应用。

主要特点:

  • 毫秒级搜索数万亿个向量数据集
  • 简单的非结构化数据管理
  • 高度可扩展和适应性强
  • 搜索混合
  • 得到强大社区支持

3. Chroma

网址: Chroma

开源:

GitHub星数:7k

问题解决:

Chroma DB是专为AI本机嵌入而定制的开源矢量数据库。它简化了自然语言处理驱动的大型语言模型(LLM)应用程序的创建过程。Chroma在提供查询、过滤、密度估计等功能方面表现出色。

主要特点:

  • 功能丰富的环境
  • LangChain(Python和JavaScript)
  • 开发、测试和生产均使用相同的API
  • 智能分组和查询相关性(即将推出)

4. Weaviate

GitHub: Weaviate

开源:

GitHub星数:6.7k

问题解决:

Weaviate是一个弹性和可扩展的云原生矢量数据库,可以将文本、照片和其他数据转换为可搜索的矢量数据库。它支持各种AI功能,包括问答、将LLM与数据结合以及自动分类。

主要特点:

  • 内置模块,用于支持AI搜索、问答和分类
  • 云原生和分布式
  • 完整的CRUD功能
  • 轻松将ML模型转移到MLOps

5. Deep Lake

GitHub: Deep Lake

开源:

GitHub星数:6.4k

问题解决:

Deep Lake是一个面向深度学习和基于LLM的应用程序的AI数据库。它支持各种数据类型的存储,并提供查询、矢量搜索、训练期间的数据流以及与LangChain、LlamaIndex和Weights & Biases等工具的集成功能。

主要特点:

  • 适用于所有数据类型的存储
  • 查询和矢量搜索
  • 训练期间的数据流
  • 数据版本控制和血统
  • 与多个工具的集成

6. Qdrant

GitHub: Qdrant

开源:

GitHub星数:11.5k

问题解决:

Qdrant是一个开源的矢量相似性搜索引擎和数据库,提供了一个易于使用的生产就绪服务。它在广泛的过滤支持方面表现出色,适用于神经网络或基于语义的匹配、多面搜索和其他应用。

主要特点:

  • 基于负载的存储和过滤
  • 支持各种数据类型和查询条件
  • 缓存的负载信息以提高查询执行效率
  • 断电期间的预写式日志
  • 独立于外部数据库或管理控制器

7. Elasticsearch

网址: Elasticsearch

开源:

GitHub星数:64.4k

问题解决:

Elasticsearch是一个处理多种数据类型的开源分析引擎。它提供了快速的搜索、相关性调优和可伸缩的分析功能。Elasticsearch支持集群、高可用性和自动恢复,可以在分布式架构中无缝工作。

主要特点:

  • 集群和高可用性
  • 水平可扩展性
  • 跨集群和数据中心复制
  • 分布式架构,始终让您安心

8. Vespa

网站: Vespa

开源:

GitHub 星: 4.5k

问题解决:

Vespa 是一个用于存储、搜索和组织海量数据的开源数据服务引擎,具有机器学习判断能力。它在连续写入、冗余配置和灵活的查询选项方面表现优秀。

主要特点:

  • 以毫秒级别确认写入
  • 在每个节点上以高速率进行连续写入
  • 冗余配置
  • 支持各种查询运算符
  • 分组和聚合匹配

9. Vald

网站: Vald

开源:

GitHub 星: 1274

问题解决:

Vald 是一款分布式、可扩展和快速的向量搜索引擎,利用 NGT ANN 算法。它提供自动备份、水平扩展和高度可配置性。Vald 支持多种编程语言,并通过对象存储或持久卷确保灾难恢复。

主要特点:

  • 自动备份和索引分发
  • 代理故障时的自动重新平衡
  • 高度可适应的配置
  • 支持多种编程语言

10. ScaNN

GitHub: ScaNN

开源:

GitHub 星: 31.5k

问题解决:

ScaNN(Scalable Nearest Neighbors)是 Google 提出的一种高效的向量相似性搜索方法。它以其压缩方法脱颖而出,提供了更高的准确性。ScaNN 适用于具有额外距离函数(如欧几里得距离)的最大内积搜索。

11. Pgvector

GitHub: Pgvector

开源:

GitHub 星: 4.5k

问题解决:

pgvector 是一个专为向量相似性搜索而设计的 PostgreSQL 扩展。它支持精确和近似最近邻搜索、多种距离度量,并与使用 PostgreSQL 客户端的任何语言兼容。

主要特点:

  • 精确和近似最近邻搜索
  • 支持 L2 距离、内积和余弦距离
  • 与使用 PostgreSQL 客户端的任何语言兼容

12. Faiss

GitHub: Faiss

开源:

GitHub 星: 23k

问题解决:

Faiss 是 Facebook AI Research 开发的用于快速、密集向量相似性搜索和分组的库。它支持多种搜索功能、批处理和不同的距离度量,使其适用于各种应用。

主要特点:

  • 返回多个最近邻
  • 用于多个向量的批处理
  • 支持各种距离
  • 索引的磁盘存储

13. ClickHouse

网站: ClickHouse

开源:

GitHub 星: 31.8k

问题解决:

ClickHouse 是一个面向实时分析处理的列式 DBMS。它可以高效地压缩数据,利用多核设置,并支持广泛的查询。ClickHouse 的低延迟和持续的数据添加使其适用于各种分析任务。

主要特点:

  • 高效数据压缩
  • 低延迟数据提取
  • 用于大规模查询的多核和多服务器设置
  • 强大的SQL支持
  • 持续的数据添加和快速索引

14. OpenSearch

网站:OpenSearch

开源:

GitHub Stars:7.9k

问题解决:

OpenSearch将传统搜索、分析和向量搜索合并为一个解决方案。其向量数据库功能增强了AI应用开发,实现了模型、向量和信息的无缝集成,用于向量、词汇和混合搜索。

主要特点:

  • 用于各种目的的向量搜索
  • 多模态、语义、视觉搜索和生成AI代理
  • 创建产品和用户嵌入
  • 用于数据质量操作的相似性搜索
  • Apache 2.0许可的向量数据库

15. Apache Cassandra

网站:Apache Cassandra

开源:

GitHub Stars:8.3k

问题解决:

Apache Cassandra是一个分布式、宽列存储的NoSQL数据库,正在扩展其能力以包括向量搜索。凭借其快速创新的承诺,Cassandra已成为处理海量数据的AI开发人员的理想选择。

主要特点:

  • 高维向量的存储
  • 具备VectorMemtableIndex的向量搜索功能
  • 用于ANN搜索的Cassandra查询语言(CQL)操作符
  • 扩展到现有SAI框架

结论

在数据科学领域,向量数据库的重要性无法被过度强调。随着对高维数据高效处理的需求不断增长,向量数据库的领域预计将进一步发展。本文综述了2024年数据科学领域的顶级向量数据库,每个数据库都提供了独特的功能和能力。

随着人工智能领域的不断发展,向量数据库将越来越成为基于数据的决策过程中不可或缺的组成部分。丰富多样的工具确保了适用于各种项目需求的向量数据库解决方案。

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