SpringAI：Java 开发的智能新利器

一、SpringAI 简介

随着人工智能技术的飞速发展，越来越多的开发者开始探索如何将 AI 能力集成到现有的应用中来提升产品的智能化水平。Spring AI 正是为 Java 开发者提供的一款强大的 AI 框架，使得这一集成过程变得前所未有的简单和高效。

本文将深入探讨 Spring AI 的核心概念以及如何快速上手使用这款智能新利器。

二、什么是Spring AI？

目前 AI 应用程序开发框架主要是 Python 生态；而 Spring AI 是由 Spring 团队推出的一个扩展框架，专为将 AI 能力集成到 Java 应用中而设计。它利用 Spring 的生态系统优势，提供了一系列简单易用的 API 和工具，使开发者可以轻松地加载、训练和推理 AI模型。这不仅降低了开发门槛，还极大地提高了开发效率。

Spring AI 的核心是解决 AI 集成的根本挑战：将您的企业数据和 API 与 AI 模型连接起来。

三、Spring AI的核心概念

3.1. Models

模型（Models）是指在处理和生成信息的算法，通常模仿人类认知功能。通过从大型数据集中学习模式和见解，这些模型可以做出预测、文本、图像或其他输出，增强跨行业的各种应用。

Spring AI 支持多种 AI模型 包括神经网络、决策树等。模型可以通过训练数据进行训练，之后用于推理。

3.2. Prompts

提示（Prompts）是基于语言输入的基础，指导 AI 模型生成特定输出。对于熟悉 ChatGPT 的人来说，提示可能看起来只是输入对话框中的文本，传送到 API 然而，它的内涵远不止于此，在许多 AI 模型中，提示文本并不只是一个简单的字符串。

在 ChatGPT 的 API 中，一个提示包含多个文本输入，每个输入都会被赋予不同的角色。例如，有一个 系统角色 它告诉模型如何行为并设定互动的上下文。此外，还有一个 用户角色 通常就是用户的输入。

设计有效的提示既是一门艺术，也是一门科学。ChatGPT 被设计用于人类对话，这与使用 SQL 等语言 提问 的方式有很大不同。与 AI 模型交流更像是与另一个人对话。

3.3. Embeddings

嵌入（Embeddings）是文本、图像或视频的数值表示，用于捕捉输入之间的关系。

嵌入通过将文本、图像和视频转换为浮点数数组（称为向量）来工作。这些向量旨在捕捉文本、图像和视频的含义。嵌入数组的长度被称为向量的维度。

通过计算两个文本的向量表示之间的数值距离，应用程序可以判断生成这些嵌入向量的对象之间的相似性。

3.4. Tokens

令牌（Tokens）是 AI 模型工作的基础构件。输入时，模型会将单词转换为令牌；输出时，模型会将令牌重新转换为单词。

3.5. Structured Output

AI 模型的输出通常以 java.lang.String 的形式返回，即使你要求回复为 JSON 格式，但它并不是一个 JSON 数据结构，而只是一个字符串。

这一复杂性催生了一个专门的领域，涉及创建提示以获得预期输出，然后将生成的简单字符串转换为可用于应用集成的数据结构。

3.6. Bringing Your Data & APIs to the AI Model

如何让 AI 模型掌握它未被训练过的信息？

目前有三种方法可以定制 AI 模型以整合您的数据：

• 微调（Fine Tuning）：这种传统的机器学习技术涉及调整模型，并改变其内部权重。然而非常耗费资源。此外，有些模型可能不支持这一选项。
• 提示嵌入（Prompt Stuffing）：一种更实际的替代方案是将您的数据嵌入提供给模型的提示中。
• 函数调用（Function Calling）：这种技术允许注册自定义的用户函数，将大型语言模型与外部系统的 API 连接起来。

3.7. Retrieval Augmented Generation

RAG 是一种称为 检索增强生成 的技术，用以解决如何将相关数据整合到提示中以确保 AI 模型能够给出准确的回答。

这种方法涉及一种批处理风格的编程模型，其中任务从文档中读取非结构化数据，进行转换，然后将其写入向量数据库。从宏观角度看，这类似于一个 ETL（提取、转换和加载）管道。向量数据库用于 RAG 技术中的检索部分。

四、快速上手指南

注意 Spring AI 支持 Spring Boot 3.2. x 和 3.3.x

Maven 仓库配置

在 pom.xml 中添加以下内容：

<repositories>
  <repository>
    <id>spring-milestones</id>
    <name>Spring Milestones</name>
    <url>https://repo.spring.io/milestone</url>
    <snapshots>
      <enabled>false</enabled>
    </snapshots>
  </repository>
  <repository>
    <id>spring-snapshots</id>
    <name>Spring Snapshots</name>
    <url>https://repo.spring.io/snapshot</url>
    <releases>
      <enabled>false</enabled>
    </releases>
  </repository>
</repositories>

导入 Spring AI BOM

<dependencyManagement>
    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.ai</groupId>
            <artifactId>spring-ai-bom</artifactId>
            <version>1.0.0-SNAPSHOT</version>
            <type>pom</type>
            <scope>import</scope>
        </dependency>
    </dependencies>
</dependencyManagement>

添加 OpenAI 聊天

<dependency>
    <groupId>org.springframework.ai</groupId>
    <artifactId>spring-ai-openai-spring-boot-starter</artifactId>
</dependency>

使用 OpenAI 创建 API 来访问 ChatGPT 模型。在OpenAI 注册页面创建账户并在API 密钥页面生成令牌。

代码样例

@RestController
public class EmbeddingApiController {
    @Resource
    private EmbeddingClient client;

    @GetMapping("/api/v1/embedding")
    public Map<String, Object> getEmbedding(@RequestParam(name = "message", defaultValue = "Share a funny story") String input) {
        EmbeddingResponse response = client.embedForResponse(Collections.singletonList(input));
        return Collections.singletonMap("embedding", response);
    }
}

总结

SpringAI 无疑是 Java 开发领域在人工智能方向上的重要创新。它将 Spring Framework 的优势与先进的 AI 技术完美融合，通过其关键特性在多个方面为开发者提供了强大的助力。