基于semantic_kernel的ChatMD系统

问答系统需求文档

一、项目概述

本项目旨在开发一个能够上传 MD 文件，并基于 MD内容进行问答互动的系统。用户可以上传 MD文件，系统将解析 MD内容，并允许用户通过对话框进行问答互动，获取有关 MD文件内容的信息。

二、功能需求

2.1 用户上传 MD

• 功能描述：用户可以通过文件选择框上传一个 MD文件。
• 前端需求：
  • 提供文件选择框。
  • 显示文件上传进度。
  • 上传成功后显示文件名和上传成功提示。
• 后端需求：
  • 接收并保存用户上传的 MD文件。
  • 确保上传的文件格式正确（仅支持 PDF,MD）。
  • 限制文件大小（如最大 50 MB）。

2.2 PDF 内容解析

• 功能描述：系统解析上传的 MD文件内容，将其转换为可处理的文本格式。
• 前端需求：
  • 显示解析进度。
  • 提示用户解析成功或失败。
• 后端需求：
  • 使用 PDF 解析库（如 PyMuPDF、pdfminer）提取 PDF 文本内容。
  • 处理解析错误并返回相应提示。

2.3 用户问答交互

• 功能描述：用户可以在对话框中输入问题，系统基于解析的 PDF 内容回答问题。
• 前端需求：
  • 提供输入框供用户输入问题。
  • 显示用户问题和系统回答。
• 后端需求：
  • 基于解析的 PDF 内容构建问答模型（如使用 NLP 模型）。
  • 处理用户问题并生成答案。
  • 返回答案给前端显示。

三、非功能需求

3.1 性能要求

• 系统应能在合理时间内（如 10 秒内）解析 50 页以内的 PDF 文件。
• 系统应能在 2 秒内返回用户问题的答案。

3.2 安全性要求

• 上传的 PDF 文件应仅限于当前用户访问。
• 系统应防止恶意文件上传，如执行文件等。

3.3 可用性要求

• 系统界面应简单易用，交互流畅。
• 提供详细的错误提示，如文件格式错误、解析失败等。

四、技术栈

前端

• HTML/CSS/JavaScript
• 前端框架：React 或 Vue

后端

• 编程语言：Python
• Web 框架：Flask 或 Django
• PDF 解析库：PyMuPDF、pdfminer
• NLP 模型：使用 Hugging Face 提供的预训练模型（如 BERT、GPT 系列）

数据库

• SQLite 或 PostgreSQL（存储用户上传文件信息及解析结果）

五、接口设计

5.1 上传 PDF 文件接口

• URL：/upload
• 方法：POST
• 请求参数：
  • file：用户上传的 PDF 文件
• 响应参数：
  • 成功：{ "status": "success", "message": "File uploaded successfully.", "file_id": "unique_file_id" }
  • 失败：{ "status": "error", "message": "File upload failed." }

5.2 提取 PDF 内容接口

• URL：/parse
• 方法：POST
• 请求参数：
  • file_id：已上传文件的唯一标识符
• 响应参数：
  • 成功：{ "status": "success", "message": "File parsed successfully.", "content": "parsed_content" }
  • 失败：{ "status": "error", "message": "File parsing failed." }

5.3 问答接口

• URL：/ask
• 方法：POST
• 请求参数：
  • file_id：已上传文件的唯一标识符
  • question：用户输入的问题
• 响应参数：
  • 成功：{ "status": "success", "answer": "answer_to_question" }
  • 失败：{ "status": "error", "message": "Unable to retrieve answer." }

六、开发计划

6.1 阶段划分

1. 需求分析与设计：1 周
2. 前端开发：2 周
3. 后端开发：3 周
4. 整合与测试：2 周
5. 部署与上线：1 周

6.2 任务分配

• 需求分析与设计：产品经理、技术负责人
• 前端开发：前端开发工程师
• 后端开发：后端开发工程师
• 整合与测试：全体开发人员
• 部署与上线：运维工程师

七、风险与应对

• 文件解析失败：提供详细错误日志，便于调试。
• 问答模型不准确：迭代优化模型，并根据用户反馈调整。
• 性能问题：优化解析和问答算法，使用缓存技术。

八、验收标准

• 用户能顺利上传并解析 PDF 文件。
• 用户能通过问答接口获取准确答案。
• 系统运行稳定，无重大安全漏洞。

---

这份需求文档涵盖了 PDF 内容问答系统的主要功能需求、非功能需求、技术栈、接口设计、开发计划等内容，以确保项目开发顺利进行。

技术实现

系统架构

1. 前端
   • 文件上传界面
   • 问答交互界面
2. 后端
   • 文件接收与存储模块
   • PDF 内容解析模块
   • 问答处理模块（基于 Semantic Kernel）
3. 数据库
   • 存储上传文件信息和解析内容

技术栈

1. 前端
   • HTML/CSS/JavaScript
   • Vue.js
2. 后端
   • 编程语言：Python
   • 框架：Flask
   • PDF 解析库：PyMuPDF、pdfminer
   • 问答引擎：Semantic Kernel
3. 数据库
   • SQLite

前端实现

安装 Vue CLI

npm install -g @vue/cli
vue create pdf-qa-frontend
cd pdf-qa-frontend

创建组件

在 src/components 目录下创建 FileUpload.vue 和 QuestionAnswer.vue。

FileUpload.vue

<template><div class="upload-container"><input type="file" @change="onFileChange" class="file-input" accept=".pdf,.md"/><button @click="uploadFile" class="upload-button">Upload</button><p v-if="message" class="upload-message">{{ message }}</p><div v-if="uploadProgress > 0" class="progress-container"><div class="progress-bar" :style="{ width: uploadProgress + '%' }"></div><p>{{ uploadProgress }}%</p></div></div>
</template><script>
export default {name: 'FileUpload',data() {return {file: null,message: '',uploadProgress: 0};},methods: {onFileChange(event) {this.file = event.target.files[0];},uploadFile() {if (!this.file) {this.message = 'Please select a file first.';return;}let formData = new FormData();formData.append('file', this.file);let xhr = new XMLHttpRequest();xhr.open('POST', 'http://localhost:5000/upload', true);xhr.upload.onprogress = (event) => {if (event.lengthComputable) {this.uploadProgress = Math.round((event.loaded / event.total) * 100);}};xhr.onload = () => {if (xhr.status === 200) {let response = JSON.parse(xhr.responseText);this.message = response.message;this.uploadProgress = 0;} else {this.message = 'Error uploading file.';this.uploadProgress = 0;}};xhr.onerror = () => {this.message = 'Error uploading file.';this.uploadProgress = 0;};xhr.send(formData);}}
};
</script><style scoped>
.upload-container {display: flex;flex-direction: column;align-items: center;margin-bottom: 20px;
}.file-input {margin-bottom: 10px;
}.upload-button {padding: 8px 16px;background-color: #007bff;color: white;border: none;border-radius: 4px;cursor: pointer;
}.upload-button:hover {background-color: #0056b3;
}.upload-message {margin-top: 10px;color: #28a745;
}.progress-container {width: 100%;max-width: 600px;border: 1px solid #ccc;border-radius: 4px;overflow: hidden;margin-top: 10px;position: relative;
}.progress-bar {height: 20px;background-color: #28a745;transition: width 0.4s ease;
}.progress-container p {position: absolute;width: 100%;text-align: center;margin: 0;line-height: 20px;color: white;font-weight: bold;
}
</style>

QuestionAnswer.vue

<template><div class="qa-container"><div class="input-container"><inputtype="text"v-model="question"placeholder="Ask a question..."@keyup.enter="askQuestion"class="question-input"/><button @click="askQuestion" class="ask-button">Ask</button></div><div class="history-container" v-if="dialogHistory.length"><div class="dialog" v-for="(dialog, index) in dialogHistory" :key="index"><p><strong>You:</strong> {{ dialog.question }}</p><p><strong>Bot:</strong> {{ dialog.answer }}</p></div></div></div>
</template><script>
export default {name: 'QuestionAnswer',data() {return {question: '',answer: '',dialogHistory: [],fileId: 'your-file-id'  // Replace with actual file ID after upload};},methods: {async askQuestion() {if (!this.question) {return;}try {let response = await fetch('http://localhost:5000/ask', {method: 'POST',headers: {'Content-Type': 'application/json'},body: JSON.stringify({question: this.question,file_id: this.fileId})});let result = await response.json();this.answer = result.answer;this.dialogHistory.push({question: this.question,answer: this.answer});this.question = '';} catch (error) {console.error('Error asking question:', error);}}}
};
</script><style scoped>
.qa-container {display: flex;flex-direction: column;align-items: center;
}.input-container {display: flex;width: 100%;max-width: 600px;margin-bottom: 20px;
}.question-input {flex: 1;padding: 10px;border: 1px solid #ccc;border-radius: 4px 0 0 4px;font-size: 16px;
}.ask-button {padding: 10px 20px;background-color: #28a745;color: white;border: none;border-radius: 0 4px 4px 0;cursor: pointer;
}.ask-button:hover {background-color: #218838;
}.history-container {width: 100%;max-width: 600px;border: 1px solid #ccc;border-radius: 4px;padding: 10px;background-color: #f9f9f9;
}.dialog {margin-bottom: 10px;
}.dialog p {margin: 5px 0;
}
</style>

App.vue

<template><div id="app" class="app-container"><FileUpload /><QuestionAnswer /></div>
</template><script>
import FileUpload from './components/FileUpload.vue';
import QuestionAnswer from './components/QuestionAnswer.vue';export default {name: 'App',components: {FileUpload,QuestionAnswer}
};
</script><style>
.app-container {display: flex;flex-direction: column;align-items: center;padding: 20px;
}
</style>

后端实现

安装 Flask 及相关依赖

pip install Flask flask-cors PyMuPDF pdfminer.six semantic-kernel

创建 Flask 应用

在项目根目录下创建 app.py。确保后端 Flask 代码可以正确处理并解析 MD 文件：

import timeimport markdown
from flask import Flask, request, jsonify
from flask_cors import CORS
import os
import fitz  # PyMuPDF
import sqlite3
from semantic_kernel import Kernel
import semantic_kernel as sk
from semantic_kernel.connectors.ai.open_ai import OpenAIChatCompletion, OpenAITextEmbedding
import os
import asyncio# 加载 .env 到环境变量
from dotenv import load_dotenv, find_dotenv
from semantic_kernel.functions import KernelArguments
from semantic_kernel.prompt_template import PromptTemplateConfig, InputVariable
from semantic_kernel.text import split_markdown_lines
import asyncio_ = load_dotenv(find_dotenv())app = Flask(__name__)
CORS(app)
UPLOAD_FOLDER = 'uploads/'
os.makedirs(UPLOAD_FOLDER, exist_ok=True)
app.config['UPLOAD_FOLDER'] = UPLOAD_FOLDER# Initialize Semantic Kernel
kernel = sk.Kernel()# 配置 OpenAI 服务。OPENAI_BASE_URL 会被自动加载生效
api_key = os.getenv('OPENAI_API_KEY')
service_id = "default"llm_service = OpenAIChatCompletion(service_id=service_id,ai_model_id="gpt-3.5-turbo-1106",api_key=api_key
)# 将 LLM 服务添加到 kernel 中
kernel.add_service(llm_service)embedding_gen = OpenAITextEmbedding(ai_model_id="text-embedding-ada-002",api_key=api_key
)
# 将 Embedding 服务添加到 kernel 中
kernel.add_service(embedding_gen)from semantic_kernel.core_plugins.text_memory_plugin import TextMemoryPlugin
from semantic_kernel.memory.semantic_text_memory import SemanticTextMemory
from semantic_kernel.memory.volatile_memory_store import VolatileMemoryStore
import asyncio# 创建一个（内存）向量数据库
memory = SemanticTextMemory(storage=VolatileMemoryStore(), embeddings_generator=embedding_gen)# 添加一个连接向量数据库的 Plugin
kernel.add_plugin(TextMemoryPlugin(memory), "TextMemoryPlugin")
print("kernel.plugins:", kernel.plugins)@app.route('/upload', methods=['POST'])
def upload_file():if 'file' not in request.files:return jsonify({'status': 'error', 'message': 'No file  part'})file = request.files['file']if file.filename == '':return jsonify({'status': 'error', 'message': 'No selected file'})if file:filename = file.filenamefile_id = filename  # In a real app, use a unique identifierfile_path = os.path.join(app.config['UPLOAD_FOLDER'], filename)file.save(file_path)if filename.endswith('.pdf'):content = parse_pdf(file_path)elif filename.endswith('.md'):content = parse_md(file_path)else:return jsonify({'status': 'error', 'message': 'Unsupported file type'})save_file_to_db(file_id, filename, content)return jsonify({'status': 'success', 'message': 'File uploaded and parsed successfully', 'file_id': file_id})def parse_pdf(file_path):doc = fitz.open(file_path)text = ""for page_num in range(len(doc)):page = doc.load_page(page_num)text += page.get_text()return textdef parse_md(file_path):with open(file_path, 'r', encoding='utf-8') as file:text = file.read()return markdown.markdown(text)async def run_function(*args):return await kernel.invoke(*args)def save_file_to_db(file_id, filename, content):print(f'content:', content)lines = split_markdown_lines(content, 100)print("lines:", lines)collection_id = "generic"asyncio.run(process_lines(memory, collection_id, lines))async def save_information_async(memory, collection_id, index, line):await memory.save_information(collection=collection_id, id=index, text=line)# 在某个函数中调用
async def process_lines(memory, collection_id, lines):tasks = []for index, line in enumerate(lines):task = save_information_async(memory, collection_id, index, line)tasks.append(task)await asyncio.gather(*tasks)@app.route('/ask', methods=['POST'])
def ask_question():data = request.jsonfile_id = data.get('file_id')question = data.get('question')print("file_id:", file_id, "question:", question)content = get_file_content_from_db(file_id, question)print("content:", str(content))return jsonify({'status': 'success', 'answer': str(content)})prompt = """基于下面的背景信息回答问题。如果背景信息为空，或者和问题不相关，请回答"我不知道"。[背景信息开始]{{recall $input}}[背景信息结束]问题：{{$input}}回答："""
req_settings = kernel.get_service(service_id).get_prompt_execution_settings_class()(service_id=service_id)
prompt_template_config = PromptTemplateConfig(template=prompt,description="RAG问答",execution_settings={service_id: req_settings},input_variables=[InputVariable(name="input", description="The user query", is_required=True),],)
rag_function = kernel.add_function(function_name="search_and_answer",plugin_name="MyDemoPlugin",prompt_template_config=prompt_template_config,)def get_file_content_from_db(file_id, question):result = asyncio.run(run_function(rag_function,KernelArguments(input=question)))return resultif __name__ == '__main__':app.run(debug=True)

运行项目

部署与运行

1. 前端

   • 运行开发服务器

     npm run serve
     

2. 后端

   • 运行 Flask 应用

     python app.py
     

实现效果

选择md文件

上传md文件

上传成功

问答

1. chatall怎么下载？
2. chatall是一个代理吗？
3. chatall的下载地址？

回答基于上传的ChatAll.MD文档。