LARA - Long Context LLMs VS RAG

• LARA - Benchmarking Retrieval-Augmented Generation and Long-Context LLMs - No Silver Bullet for LC or RAG Routing Link
• ICML 2025 Poster
• Alibaba group

요약

• Long context LLM의 등장… 과연 RAG는 유효한 전략인가?
• LARA - Long context LLM과 RAG 비교에 적합한 벤치마크
  • 4개의 실용적인 QA 카테고리
  • 3가지 종류의 긴 텍스트 (소설, 논문, 금융 관련 보고서)
• 실험 결과, THERE IS NO SILVER BULLET

LARA를 만든 원칙

1. Context Length를 모델의 최대 인풋 길이에 맞게 최대한 길게 넣어줘야 한다.
   1. Infinte-bench라는게 있었는데, 평균 길이가 128k를 넘어가서 내용 절반씩 잘린채로 들어갔다. 우리가 잘 잘라서 넣어보니깐 Qwen-2.5-7B가 안자르고 넣은 gpt-4o를 이기더라.
2. Context는 원래부터 긴 문서여야 한다.
   1. Qasper는 고작 평균 4912 토큰이다.
3. LLM의 내부 지식으로는 답변할 수 없어야 한다. (Data Leakage)
   1. NarrativeQA는 평균 84,770토큰이지만 Gemini 1.5 Pro는 거의 100% 정확도를 달성한다.
4. 정해진 답이 있어야 한다 (정확한 평가를 위하여)
   1. 기존에는 생성 태스크에 전혀 적합하지 않은 F1이나 EM을 쓴다.
5. real-world LLM 시나리오에서 나올법한 질문이어야 한다.

LARA를 만든 법

소설, 논문, 금융 관련 보고서 (분기 보고서, 연간 보고서 등)을 모았다. Data Leakage를 막기 위해서 entity replacement (고유 명사 등을 대체)를 수행했다.

먼저 seed question과 answer를 만든 후에 이것을 few-shot으로 해서 gpt-4o에게 새로운 QA 페어를 생성하도록 했다. 랜덤으로 뽑았을 때 퀄리티가 괜찮을 때까지 프롬프트를 깎았다.

질문을 만들때는 10k 정도로 잘라서 gpt-4o에 넣었다. 특히 comparison 만들때는 더 작게 만들어서 랜덤으로 두 개를 골랐다.

LARA의 4가지 태스크

1. Location Task

Needle in a haystack과 비슷한데, 뜻만 같다면 paraphrasing이 허용된다. ex) 경희대 교육과정 전체를 주며, ‘컴퓨터공학과 단일전공 졸업학점은?‘

2. Reasoning Task

논리적인 사고나 계산을 요구하는 태스크.

3. Comparison Task

긴 context 내의 여러 파트에서 정보를 수집해서, 각각의 정보를 비교한 후 최종 결론에 다다를 수 있는가?

4. Hallucination Detection

Context 내에 없는 정보에 관해서는 답변을 거부하는 능력.

메트릭

gpt-4o가 채점했다. LARA에는 정해진 답 뿐이기 때문에 채점이 용이하다. 그리고 gpt-4o가 잘했는지 사람이 몇 개 채점해서 correlation을 구해봤다.

실험

베이스라인

• 7개의 오픈소스 모델, 4개의 closed-source 모델 사용
• RAG 세팅
  • 600 토큰 chunk, 100 토큰 overlap
  • 문서 당 top-5개의 chunk를 사용
  • GTE-large-en-v1.5 임베딩 사용
  • Hybrid Retrieval (w. BM25) 사용

Avg GAP은 LC - RAG입니다. (음수면 RAG가 더 좋았다)

결과 해석

• 32k 오픈소스 모델 - LC가 RAG보다 좋았다.

• 128k 오픈소스 모델 - RAG가 LC보다 좋았다.

• closed-source 모델 - LC가 RAG보다 좋았다.

• 128k에서 최고 점수 3개는 LC, 최소 점수 3개 또한 LC

  • 작은 사이즈의 오픈소스 모델에서는 LC가 오히려 안좋다.

• 큰 모델 >>>> 작은 모델

• Comparison은 LC가, Hallucination Detection은 RAG가 더 잘했다.

• Location과 Reasoning은 차이도 크지 않고, 모델이나 context length에 따라 제각각이었다.

• Context 종류에 따라 살펴보니, 소설의 경우 RAG와 LC의 차이가 크지 않았다. (다른 것들에 비해)

  • LC는 잘 구조화된 텍스트에 유용하다 (논문이나 금융 보고서)

• 72B에서는 chunk 양을 늘릴수록 더 높아지지만, 7B에서는 떨어지는 경향이 있었다.
• chunk의 사이즈가 너무 높아지면 검색이 잘 안되기에 성능이 떨어지는 구간이 생겼다 (모델 크기 상관 X)

• LC에서는 Lost in the Middle 현상이 관찰되었고, RAG에서는 그런 현상이 관측되지 않았다.

결론

• RAG vs LC => THERE IS NO SILVER BULLET
• 상황에 알맞은 전략을 택하는 것이 중요하다!
  • 특히나 비용까지 고려하면 RAG의 손을 들어줄 때가 더 많아지지 않을까?