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面向AI的多模态数据库,支持存储向量、图像、文本、视频等,与LLM/LangChain深度集成

Apache-2.0Python 8.7kactiveloopai Last Updated: 2025-06-10

Deep Lake - 面向AI的多模态数据库

项目概述

Deep Lake是一个专为AI应用优化的数据库,由存储格式驱动,特别针对深度学习应用进行了优化。该项目由Activeloop公司开发,是一个开源的数据管理平台,旨在简化企业级LLM产品的部署。

核心功能

1. 多模态数据存储

Deep Lake能够存储各种类型的数据:

  • 向量嵌入 (Embeddings)
  • 图像 (Images)
  • 文本 (Text)
  • 视频 (Videos)
  • 音频 (Audio)
  • PDF文档
  • DICOM医学影像
  • 注释和标签 (Annotations)

2. 无服务器架构

Deep Lake是无服务器的,所有计算都在客户端运行,这使用户能够在几秒钟内启动轻量级生产应用。

3. 多云支持

  • Amazon S3
  • Google Cloud Platform (GCP)
  • Microsoft Azure
  • Activeloop Cloud
  • 本地存储
  • 内存存储
  • 兼容任何S3兼容的存储(如MinIO)

4. 原生压缩与懒加载

  • 以原生压缩格式存储图像、音频和视频
  • 支持类似NumPy的懒加载索引
  • 仅在需要时加载数据(如训练模型或运行查询时)

核心应用场景

LLM应用开发

import deeplake
from langchain.vectorstores import DeepLake
from langchain.embeddings import OpenAIEmbeddings

embeddings = OpenAIEmbeddings()
db = DeepLake(dataset_path="./my_deeplake/", embedding_function=embeddings)

db.add_texts(["Deep Lake is amazing for LLM apps"])

深度学习模型训练

import deeplake


ds = deeplake.load('hub://activeloop/coco-train')


train_loader = ds.pytorch(num_workers=0, batch_size=16, shuffle=True)


for batch in train_loader:

    pass

技术特性

数据加载器集成

  • PyTorch DataLoader - 内置支持
  • TensorFlow Dataset - 无缝集成
  • 自动数据集打乱
  • 高性能流式传输

查询和搜索能力

  • 向量相似性搜索
  • 复杂查询支持
  • 实时数据过滤
  • 多模态检索

版本控制

ds.checkout('main')
ds.commit("Added new training data")
ds.branch('experiment-v2')

生态系统集成

LLM工具集成

  • LangChain - 作为向量存储后端
  • LlamaIndex - 支持RAG应用
  • OpenAI - 嵌入向量存储
  • Hugging Face - 模型集成

MLOps工具

  • Weights & Biases - 数据血缘追踪
  • MMDetection - 目标检测模型训练
  • MMSegmentation - 语义分割模型训练

可视化支持

Deep Lake提供即时可视化支持,包括:

  • 边界框显示
  • 掩码标注
  • 数据注释
  • 交互式数据浏览器

内置数据集

Deep Lake社区已上传100+图像、视频和音频数据集,包括:

  • MNIST - 手写数字识别
  • COCO - 目标检测和分割
  • ImageNet - 图像分类
  • CIFAR - 小图像分类
  • GTZAN - 音乐流派分类

性能优势

存储优化

  • 列式存储格式 - 相比行式存储更高效
  • 灵活压缩方案 - 支持块级和样本级压缩
  • 动态形状数组 - 支持不规则张量

网络传输

  • 快速数据流 - 优化的网络请求
  • 增量同步 - 仅传输变更部分
  • 断点续传 - 支持大文件传输

与竞品对比

vs. 传统向量数据库

特性 Deep Lake Pinecone Chroma Weaviate
部署方式 无服务器 托管服务 本地/Docker Kubernetes/Docker
数据类型 多模态 仅向量+元数据 仅向量+元数据 仅向量+元数据
可视化
版本控制
成本 低(客户端计算) 高(按查询计费) 中等 中等

vs. 数据管理工具

特性 Deep Lake DVC TensorFlow Datasets
存储格式 压缩块数组 传统文件 TensorFlow格式
云端流式传输
框架支持 PyTorch + TensorFlow 通用 仅TensorFlow
API类型 Python包 命令行 Python包

安装和快速开始

安装

pip install deeplake

注册账户

访问 Deep Lake App 注册账户以访问所有功能。

快速示例

import deeplake

ds = deeplake.empty('./my_dataset')

ds.create_tensor('images')
ds.create_tensor('labels')

ds.images.append(image_array)
ds.labels.append(label_array)

ds.commit("Initial commit")

企业应用案例

Deep Lake被以下知名企业和机构使用:

  • Intel - 处理器AI优化
  • Bayer Radiology - 医学影像分析
  • Matterport - 3D空间重建
  • Red Cross - 人道主义数据分析
  • Yale University - 学术研究
  • Oxford University - 科学研究

开源生态

学习资源

结论

Deep Lake作为面向AI的现代数据库,在多模态数据管理、LLM应用开发和深度学习模型训练方面提供了独特的价值。其无服务器架构、原生多模态支持和强大的生态系统集成,使其成为构建下一代AI应用的理想选择。