LangChainドキュメントローダーの始め方：ステップバイステップガイド

Name: Akira Sakamoto

Published on 2023/6/30

LangChainドキュメントローダーの世界へようこそ！言語モデルの進化に興味を持ち、アプリケーションを強化する新しいツールを探求したい方に最適な場所にたどり着きました。この包括的なガイドでは、LangChainドキュメントローダーの謎を解き明かし、どのように言語モデルアプリケーションにおいてゲームチェンジャーとなるかをご紹介します。

LangChainとは何ですか？

LangChainドキュメントローダーの具体的な内容に入る前に、一旦立ち止まってLangChainが何であるかを理解しましょう。LangChainは、GPT-3などの言語モデルの限界に対処するためのクリエイティブAIアプリケーションです。

LangChainは、ドキュメントの構造化におけるユニークなアプローチにより、開発者や研究者の間で好まれる選択肢となっています。LangChainは、言語モデルアプリケーション（LLM）での簡単な利用をサポートするためのツール群を提供しています。これらのツールには、ドキュメントローダー、テキストスプリッター、ベクトルストア、リトリーバが含まれます。

ドキュメントローダーは、ドキュメントをLangChainシステムに読み込む役割を担っています。これらのローダーは、PDFなどのさまざまなタイプのドキュメントを取り扱い、LangChainシステムで処理できる形式に変換します。このプロセスには、データの読み込み、文脈の把握、微調整などの数多くのステップが含まれます。では、これらのドキュメントローダーとは具体的に何であり、どのように機能するのでしょうか？以下で詳しく見ていきましょう：

LangChainドキュメントローダーとは何ですか？

LangChainでは、ドキュメントは次の2つのフィールドを持つシンプルな構造です：

page_content（文字列）：このフィールドにはドキュメントの生のテキストが含まれます。
metadata（辞書）：このフィールドにはテキストのソースURL、著者、および他の関連情報など、テキストに関する追加のメタデータが格納されます。

例えば、次の内容を持つテキストドキュメント「sample.txt」を考えてみましょう：

LangChainへようこそ！ドキュメントローダーの理解のためのサンプルドキュメントです。

TextLoaderを使用することで、テキストファイルの内容を次のようにドキュメントにロードすることができます：

from langchain.document_loaders import TextLoader
 
# TextLoaderを使用してファイルからテキストデータをロードする
loader = TextLoader("./data/sample.txt")
document = loader.load()

ロード後、ドキュメントの構造は次のようになります：

{
  "page_content": "LangChainへようこそ！ドキュメントローダーの理解のためのサンプルドキュメントです。",
  "metadata": {}
}

LangChainのドキュメントローダーの種類

LangChainでは、次の3つのメインのドキュメントローダーが提供されています：

変換ローダー：これらのローダーは異なる入力形式を処理し、ドキュメント形式に変換します。例えば、「name」や「age」という列があるCSVファイル「data.csv」を考えてみましょう。CSVLoaderを使用することで、CSVデータをドキュメントにロードすることができます：

from langchain.document_loaders import CSVLoader
 
# CSVLoaderを使用してCSVファイルからデータをロードする
loader = CSVLoader("./data/data.csv")
documents = loader.load()
 
# 各ドキュメントのコンテンツとメタデータにアクセスする
for document in documents:
    content = document.page_content
    metadata = document.metadata
 
    # コンテンツとメタデータを処理する
    # ...
}

CSVファイルの各行は、対応する「name」と「age」の値を持つ別々のドキュメントに変換されます。

パブリックデータセットまたはサービスローダー：LangChainは、人気のある公共データソースのローダーを提供しており、素早くドキュメントの検索や作成が可能です。例えば、WikipediaLoaderを使用することで、Wikipediaからコンテンツをロードすることができます：

from langchain.document_loaders import WikipediaLoader
 
# WikipediaLoaderを使用してWikipediaからコンテンツをロードする
loader = WikipediaLoader("Machine_learning")
document = loader.load()

WikipediaLoaderは指定されたWikipediaのページ（"Machine_learning"）のコンテンツを取得し、ドキュメントにロードします。

プロプライエタリデータセットまたはサービスローダー：これらのローダーは、追加の認証やセットアップが必要なプロプライエタリソースを処理するために設計されています。例えば、内部データベースやプロプライエタリなアクセスが必要なAPIからデータをロードするための専用のローダーを作成することができます。

LangChainでは、さまざまなタイプのドキュメントローダーを提供することで、さまざまなソースからデータを標準化されたドキュメントにロードすることができるため、異なるデータをLangChainシステムにシームレスに統合することができます。

LangChainドキュメントローダーのユースケース

LangChainドキュメントローダーの理論を理解したので、いくつかのコードを使ったユースケースを通じて実際に活用してみましょう。このセクションでは、LLMアプリケーションでLangChainドキュメントローダーを使用する方法を示します。

ユースケース1：LangChainドキュメントローダーを使用してインデックスを作成する

具体的な例を用いて、ドキュメントローダーがインデックス作成に果たす役割を説明します：

ステップ1. チャンキング 例えば、機械学習についての長い記事を考えてみましょう。ドキュメントローダーは記事を段落や文に分割します。各チャンクは、個別にインデックスとして処理できる情報の単位となります。例えば：

元の記事：

機械学習の紹介

機械学習は人工知能の一分野で...

[...]

チャンク化されたドキュメント：

チャンク1：機械学習の紹介
チャンク2：機械学習は人工知能の一分野で...
[...]

ステップ2. 埋め込み ドキュメントローダーは、ドキュメントの各チャンクを埋め込みとして変換します。埋め込みは、意味的な意味を表す数値表現です。例えば：

元のチャンク：「機械学習は人工知能の一分野で...」

埋め込み： [0.2, 0.7, -0.5, ...]

ステップ3. チェーン 埋め込みはチェーンに整理され、関連するチャンクのシーケンスを表します。チェーンはドキュメント内のフローとコンテキストを捉えます。例えば：

チェーン：[埋め込み1、埋め込み2、埋め込み3、...]

ステップ4：メモリベクトル メモリベクトルは、チェーンと埋め込みに基づいて生成されます。言語モデルに対して追加のコンテキストと情報を提供します。例えば：

メモリベクトル：[0.5、-0.3、0.1、...]

LangChainは、ドキュメントローダーを使用してインデックスを作成することにより、以下の利点を提供します：

効率的なアクセス：インデックスを使用することで、言語モデルはドキュメントの特定のチャンクに迅速にアクセスできるため、効率的な処理と分析を行うことができます。
コンテキストの理解：構造化されたインデックスにより、言語モデルはドキュメントの異なる部分間のコンテキストと関係を理解することができます。概念のつながりや前の情報への参照方法を把握することができます。
パフォーマンスの向上：インデックス付きのドキュメントにより、情報の迅速な取得と処理が可能となり、パフォーマンスが向上し、計算オーバーヘッドが削減されます。
使いやすさの向上：構造化されたインデックスは、開発者や研究者が言語モデルのアプリケーション内で簡単にナビゲートし、利用できるような枠組みを提供します。

例2：LangChainドキュメントローダーを使用したデータの取り込み

LangChainドキュメントローダーは、データの取り込みにおいて優れた機能を発揮し、さまざまなソースから文書をLangChainシステムに読み込むことができます。例えば、テキストデータが含まれた "sample.txt" というテキストファイルがあるとします。TextLoaderを使用してデータをLangChainに読み込むことができます：

from langchain.document_loaders import TextLoader
 
# TextLoaderを使用してファイルからテキストデータを読み込む
loader = TextLoader("./data/sample.txt")
document = loader.load()

この例では、TextLoaderがテキストファイルの内容を読み込み、Documentオブジェクトを返します。Documentの page_content フィールドにアクセスして読み込まれたデータを扱うことができます。

例3：LangChainドキュメントローダーによるコンテキストの理解

LangChainドキュメントローダーは、ドキュメントを解析し、関連する情報を抽出することにより、コンテキストの理解を向上させます。タブular形式のデータを含む "sample.csv" という名前のCSVファイルを考えてみましょう。CSVLoaderを使用してCSVファイルからデータを読み込み、抽出することができます：

from langchain.document_loaders import CSVLoader
 
# CSVLoaderを使用してCSVファイルからデータを読み込む
loader = CSVLoader("./data/sample.csv")
documents = loader.load()
 
# 各ドキュメントのコンテンツとメタデータにアクセスする
for document in documents:
    content = document.page_content
    metadata = document.metadata
 
    # コンテンツとメタデータを処理する
    # ...

この例では、CSVLoaderがCSVファイルを読み込み、Documentオブジェクトのリストを返します。各Documentの page_content と metadata フィールドにアクセスして読み込まれたデータと関連するメタデータを操作することができます。

例4：LangChainドキュメントローダーを使用したFine-tuning

LangChainドキュメントローダーは、言語モデルのFine-tuningプロセスにも貢献します。例えば、構造化データを含むPandas DataFrameである dataframe があるとします。PandasDataFrameLoaderを使用してデータをLangChainに読み込むことができます：

from langchain.document_loaders import PandasDataFrameLoader
 
# PandasDataFrameLoaderを使用してPandas DataFrameからデータを読み込む
loader = PandasDataFrameLoader(dataframe)
documents = loader.load()
 
# 各ドキュメントのコンテンツとメタデータにアクセスする
for document in documents:
    content = document.page_content
    metadata = document.metadata
 
    # コンテンツとメタデータを使用してモデルをFine-tuneする
    # ...

この例では、PandasDataFrameLoaderがDataFrameを入力として受け取り、Documentオブジェクトのリストを返します。読み込まれたデータを使用して言語モデルをFine-tuneするために、各Documentの page_content と metadata フィールドにアクセスすることができます。

これらの例は、LangChainドキュメントローダーの実際の動作を示しています。異なるソースからのドキュメントの読み込み、解析によるコンテキストの理解、Fine-tuningプロセスのサポートなど、さまざまな機能を扱うことができます。これらのローダーを活用することで、ドキュメントを効果的に構造化し、LangChainプラットフォームの可能性を最大限に引き出すことができます。

LangChainドキュメントローダーの実世界での応用例

LangChainドキュメントローダーの実世界での応用例をいくつか見てみましょう。

LangChainを使用したPDF向けのChatGPTアプリの構築

LangChainは、PDFファイルの読み込みと解析に加えて、PDFドキュメントに特化したChatGPTアプリの構築に利用することができます。LangChainのPDFローダーとChatGPTの機能を組み合わせることで、さまざまな方法でPDFと対話する強力なシステムを作成することができます。以下は、LangChainを使用してPDF向けのChatGPTアプリを構築する方法の例です：

ステップ1：PyPDFLoaderを使用してPDFを読み込む

from langchain.document_loaders import PyPDFLoader
 
loader = PyPDFLoader("./pdf_files/SpaceX_NASA_CRS-5_PressKit.pdf")
pages = loader.load_and_split()

ステップ2：ChatGPTモデルとトークナイザーの初期化

from transformers import GPT3Tokenizer, GPT3ChatLM
 
tokenizer = GPT3Tokenizer.from_pretrained("gpt3.5-turbo")
model = GPT3ChatLM.from_pretrained("gpt3.5-turbo")

ステップ3：PDFの各ページを処理し、応答を生成する

for page in pages:
    content = page.page_content
 
    response = model.generate(
        content,
        max_length=50,
        num_return_sequences=1,
        temperature=0.7
    )
 
    print(response.choices[0].text)

このPDF向けChatGPTアプリでは、次のようなさまざまな可能性を探ることができます：

概要の生成：PDFの内容の簡潔な概要を提供します。
質問への回答：ユーザークエリに基づいてPDFから情報を抽出します。
会話に参加することができ、ユーザーがPDFコンテンツと対話することができます。

LangChainのPDFローダーとGPT-3.5 Turboの高度な機能を活用することで、PDFファイルとシームレスに連携するインタラクティブでインテリジェントなアプリケーションを作成することができます。

注意: コードを実行する前に必要なライブラリとモデルをインストールしてください。

LangChainを使用したYouTubeトランスクリプトのChatGPTアプリをビルドする

PDFファイルの読み込みと解析に加えて、LangChainはYouTubeトランスクリプトの分析と要約のためのChatGPTアプリケーションのビルドにも使用できます。LangChainのYouTubeローダーとChatGPTの機能を組み合わせることで、YouTubeビデオのテキストトランスクリプトと対話する強力なシステムを作成することができます。以下はLangChainを使用してYouTubeトランスクリプト用のChatGPTアプリを構築する方法の例です。

ステップ1: YoutubeLoaderを使用してYouTubeトランスクリプトをロードおよび解析する

from langchain.document_loaders import YoutubeLoader
 
# YouTubeビデオのトランスクリプトをロードおよび解析するためにYoutubeLoaderを使用する
loader = YoutubeLoader.from_youtube_url("https://www.youtube.com/watch?v=O5nskjZ_GoI", add_video_info=True)
video = loader.load()

ステップ2: ChatGPTモデルとトークナイザーの初期化

from transformers import GPT3Tokenizer, GPT3ChatLM
 
tokenizer = GPT3Tokenizer.from_pretrained("gpt3.5-turbo")
model = GPT3ChatLM.from_pretrained("gpt3.5-turbo")

ステップ3: YouTubeトランスクリプトを処理して応答を生成する

transcript = video.page_content
 
response = model.generate(
    transcript,
    max_length=50,
    num_return_sequences=1,
    temperature=0.7
)
 
print(response.choices[0].text)

このYouTubeトランスクリプトのChatGPTアプリを使用することで、以下のようなさまざまな可能性を探ることができます:

ビデオコンテンツの分析: YouTubeビデオのトランスクリプトからキーポイント、テーマ、または感情を抽出します。
ビデオコンテンツの要約: ビデオの主要なポイントや要点の簡潔な要約を生成します。
質問に答える: YouTubeのトランスクリプトに含まれる情報に基づいてユーザーのクエリに応答します。

LangChainのYouTubeローダーとGPT-3.5 Turboの高度な機能を活用することで、YouTubeビデオのトランスクリプトを分析し対話するインタラクティブでインテリジェントなアプリケーションを作成することができます。

LangChainを使用したウェブサイトコンテンツのChatGPTアプリのビルド

PDFとYouTubeトランスクリプトの読み込みだけでなく、LangChainはサイトマップローダーを使用して効率的にウェブサイト全体をロードしインデックス化することもサポートしています。LangChainのサイトマップローダーをChatGPTの機能と組み合わせることで、任意のウェブサイトのコンテンツと対話するChatGPTアプリケーションを作成することができます。以下はLangChainを使用してウェブサイトコンテンツ用のChatGPTアプリを構築する方法の例です。

ステップ1: SitemapLoaderを使用してウェブサイトのページをロードおよび解析する

from langchain.document_loaders.sitemap import SitemapLoader
 
# ウェブサイトのページをロードおよび解析するためにSitemapLoaderを使用する
loader = SitemapLoader("https://docs.chainstack.com/sitemap.xml")
documents = loader.load()

ステップ2: ChatGPTモデルとトークナイザーの初期化

from transformers import GPT3Tokenizer, GPT3ChatLM
 
tokenizer = GPT3Tokenizer.from_pretrained("gpt3.5-turbo")
model = GPT3ChatLM.from_pretrained("gpt3.5-turbo")

ステップ3: ウェブサイトのページを処理して応答を生成する

for document in documents:
    content = document.page_content
    
    response = model.generate(
        content,
        max_length=50,
        num_return_sequences=1,
        temperature=0.7
    )
    
    print(response.choices[0].text)

このウェブサイトコンテンツのChatGPTアプリを使用することで、以下のようなさまざまな可能性を探ることができます:

情報の提供: ウェブサイトのページから具体的な詳細、手順、または説明を取得します。
質問に答える: ウェブサイト上のコンテンツに基づいてユーザーのクエリに応答します。
会話に参加する: ウェブサイトのコンテンツをコンテキストにしたユーザーとの動的な対話を作成します。

LangChainのSitemapローダーとGPT-3.5 Turboの高度な機能を活用することで、任意のウェブサイトの情報を抽出し、コンテンツと対話するインタラクティブでインテリジェントなアプリケーションを作成することができます。

結論

LangChainのドキュメントローダーはLangChainスイートの重要なコンポーネントであり、言語モデルアプリケーションに強力な機能を提供します。ドキュメントローダーを使用することで、データのインジェスチョンの効率化、コンテキスト理解の向上、ファインチューニングプロセスの効率化が可能となります。

上記で提供される用例の定義、説明、およびサンプルコードを使用することで、LangChainを活用してデータ処理を効率化し、モデルのパフォーマンスを最適化し、自然言語処理の新たな可能性を開拓することができます。

FAQ

LangChainとは何ですか？

LangChainはGPTなどの言語モデルを扱うための高度なツールです。LangChainは言語モデルの開発と利用を簡素化し、よりアクセスしやすく効率的にします。LangChainは、開発者や研究者が効果的に言語モデルを作成、最適化、展開できるようにします。

LangChainはプログラミング言語ですか？

いいえ、LangChainはプログラミング言語ではありません。言語モデルアプリケーションをサポートし、拡張するプラットフォームです。

LangChainドキュメントローダーとは何ですか？

LangChainドキュメントローダーはさまざまなソースからドキュメントを作成するツールです。設定されたソースからデータをドキュメントとしてロードすることができます。

Get Started with LangChain Document Loaders: A Step-by-Step Guide AttributeError: Module 'matplotlib.cbook'には 'Iterable' 属性がありません