論文の概要: CacheRAG: A Semantic Caching System for Retrieval-Augmented Generation in Knowledge Graph Question Answering
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.26176v1
- Date: Tue, 28 Apr 2026 23:46:47 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-04-30 15:59:36.200767
- Title: CacheRAG: A Semantic Caching System for Retrieval-Augmented Generation in Knowledge Graph Question Answering
- Title（参考訳）: CacheRAG:知識グラフ質問回答における検索拡張生成のためのセマンティックキャッシングシステム
- Abstract要約: CacheRAGはKnowledge Graph Question Answeringのための、システマティックなキャッシュ拡張アーキテクチャである。
ステートレスプランナーを継続的な学習者に変える。
これは最先端のベースラインを大きく上回る。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.427221152449008
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The integration of Large Language Models (LLMs) with Retrieval-Augmented Generation (RAG) has significantly advanced Knowledge Graph Question Answering (KGQA). However, existing LLM-driven KGQA systems act as stateless planners, generating retrieval plans in isolation without exploiting historical query patterns: analogous to a database system that optimizes every query from scratch without a plan cache. This fundamental design flaw leads to schema hallucinations and limited retrieval coverage. We propose CacheRAG, a systematic cache-augmented architecture for LLM-based KGQA that transforms stateless planners into continual learners. Unlike traditional database plan caching (which optimizes for frequency), CacheRAG introduces three novel design principles tailored for LLM contexts: (1) Schema-agnostic user interface: A two-stage semantic parsing framework via Intermediate Semantic Representation (ISR) enables non-expert users to interact purely in natural language, while a Backend Adapter grounds the LLM with local schema context to compile executable physical queries safely. (2) Diversity-optimized cache retrieval: A two-layer hierarchical index (Domain $\rightarrow$ Aspect) coupled with Maximal Marginal Relevance (MMR) maximizes structural variety in cached examples, effectively mitigating reasoning homogeneity. (3) Bounded heuristic expansion: Deterministic depth and breadth subgraph operators with strict complexity guarantees significantly enhance retrieval recall without risking unbounded API execution. Extensive experiments on multiple benchmarks demonstrate that CacheRAG significantly outperforms state-of-the-art baselines (e.g., +13.2% accuracy and +17.5% truthfulness on the CRAG dataset).
- Abstract（参考訳）: 大規模言語モデル(LLMs)とRAG(Retrieval-Augmented Generation)の統合により、知識グラフ質問回答(KGQA)が大幅に進歩した。
しかし、既存のLLM駆動のKGQAシステムはステートレスプランナとして機能し、過去のクエリパターンを使わずに、単独で検索計画を生成する。
この基本的な設計上の欠陥は、スキーマの幻覚と限られた検索カバレッジにつながる。
LLMベースのKGQAのためのキャッシュ拡張アーキテクチャであるCacheRAGを提案し、ステートレスプランナを連続的な学習者に変換する。
1) スキーマに依存しないユーザインターフェース: 中間セマンティック表現(ISR)による2段階のセマンティック解析フレームワークにより、専門家でないユーザが自然言語で純粋に対話できる一方で、バックエンドアダプタは、ローカルスキーマコンテキストでLLMを基盤として、実行可能な物理クエリを安全にコンパイルする。
2) 多様性に最適化されたキャッシュ検索: 2層階層インデックス(Domain $\rightarrow$ Aspect)とMMR(Maximal Marginal Relevance)を組み合わせることで、キャッシュされた例における構造的多様性を最大化し、推論の均一性を効果的に緩和する。
3) 境界ヒューリスティック拡張: 厳密な複雑性を保証する決定論的深さと幅の広いサブグラフ演算子は,API実行を危険にさらすことなく,検索リコールを大幅に向上させる。
複数のベンチマークでの大規模な実験では、CacheRAGは最先端のベースライン(例えば、+13.2%の精度と+17.5%の真偽)を大幅に上回っている。
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