Spring AI 1.0: Dẫn Lối AI Vào Ứng Dụng Java Của Bạn Cùng MongoDB!
Lê Lân
2
Spring AI 1.0 và Tích Hợp MongoDB: Xây Dựng Ứng Dụng AI Trong Spring Boot
Mở Đầu
Spring AI 1.0 vừa chính thức ra mắt sau một thời gian phát triển đáng kể, đánh dấu bước tiến mới trong việc tích hợp AI vào hệ sinh thái Spring Boot. Đây là cột mốc quan trọng giúp các nhà phát triển Java dễ dàng khai thác sức mạnh của các mô hình ngôn ngữ lớn (LLM), tìm kiếm vector, tạo ảnh và nhiều hơn nữa trực tiếp trong ứng dụng Spring Boot của mình.
Trong bối cảnh AI phát triển như vũ bão, Spring Boot với hàng triệu ứng dụng doanh nghiệp đã sẵn sàng để đón nhận làn sóng AI này. Bài viết sẽ giới thiệu chi tiết về Spring AI, cách thức tích hợp với cơ sở dữ liệu MongoDB để xây dựng các ứng dụng thông minh như chatbot, hệ thống câu hỏi trả lời tài liệu và các trợ lý ảo. Bạn cũng sẽ được hướng dẫn từng bước thiết lập dự án, xây dựng controller giao tiếp với AI, cùng các kỹ thuật tối ưu cho triển khai sản phẩm thực tế.
Spring AI là gì?
Tính năng chính của Spring AI
Spring AI cung cấp thư viện giúp bạn dễ dàng tiếp cận các công nghệ AI như:
Mô hình tạo hình ảnh: Sinh ảnh dựa trên gợi ý text.
Mô hình nhận dạng giọng nói: Chuyển đổi âm thanh thành văn bản.
Mô hình embedding: Biểu diễn dữ liệu dưới dạng vector phục vụ tìm kiếm ngữ nghĩa.
Mô hình chat (chatbot): Hỗ trợ hội thoại tự nhiên, tạo nội dung, chỉnh sửa văn bản.
Các giải pháp mở rộng hạn chế của AI
AI có những hạn chế nhất định khi sử dụng:
Chatbot thường bị phân tâm, cần system prompt để định hướng câu trả lời.
AI không có bộ nhớ bẩm sinh, phải có cơ chế quản lý bộ nhớ lưu trữ ngữ cảnh trao đổi trước đó.
Mô hình hoạt động biệt lập, cần gọi công cụ (tool calling) để tương tác đa bước.
AI không thể truy cập dữ liệu riêng mà không cung cấp thông tin liên quan.
Có giới hạn dung lượng dữ liệu đưa vào prompt.
Có thể tạo ra thông tin sai lệch (hallucination), cần đánh giá và xác thực kết quả.
Có thể kết nối đa nền tảng qua Model Context Protocol (MCP) để xây dựng workflow phức tạp.
Spring AI tận dụng conventions familiar của Spring Boot, hỗ trợ observability qua Actuator và Micrometer, cùng với khả năng tương thích tốt với GraalVM và virtual threads giúp ứng dụng AI nhanh và hiệu quả.
Tích hợp Spring AI với MongoDB
Tại sao chọn MongoDB cho AI?
MongoDB là cơ sở dữ liệu tài liệu (document database) lưu trữ dữ liệu dạng JSON, phù hợp cho các dữ liệu không cấu trúc như tin nhắn, đoạn hội thoại, văn bản. Đặc biệt, với Atlas Vector Search, MongoDB hỗ trợ lưu trữ và tìm kiếm trên các vector embedding ngay trong cùng một hệ thống, giảm thiểu sự phức tạp kiến trúc khi tích hợp AI.
Vector embeddings là gì?
Đây là biểu diễn số học dạng vector nhiều chiều mô tả ý nghĩa ngữ cảnh của dữ liệu, ví dụ:
Dữ liệu
Mô tả
Vector (512 chiều)
Mô tả sản phẩm
Văn bản mô tả sản phẩm
[0.23, -0.11, 0.99, ..., 0.45]
Yêu cầu hỗ trợ
Tin nhắn hỗ trợ kỹ thuật
[-0.45, 0.03, 0.67, ..., -0.12]
Bạn không cần triển khai hệ thống vector database riêng biệt, MongoDB sẽ hỗ trợ trực tiếp điều này.
Kết nối Spring AI với MongoDB
Bạn dùng driver Java của MongoDB kết hợp Spring AI API để tích hợp tính năng tìm kiếm ngữ nghĩa và các chức năng dựa trên LLM ngay trong ứng dụng Java truyền thống.
Retrieval-Augmented Generation (RAG): Tăng cường mô hình AI bằng dữ liệu thực tế
RAG là gì?
Một mô hình LLM thuần túy thường có các hạn chế như kiến thức cập nhật chậm, thiếu dữ liệu ngữ cảnh riêng, và có thể tạo ra thông tin sai lệch (hallucinations). RAG bổ sung bằng cách:
Ingest: Chuyển đổi dữ liệu tài liệu/sở hữu thành các vector embeddings và lưu trữ vào vector store (MongoDB Atlas).
Retrieve: Khi người dùng đặt câu hỏi, truy vấn các tài liệu liên quan dựa trên nghĩa truy vấn bằng bộ tìm kiếm vector.
Generate: Cung cấp tài liệu liên quan làm ngữ cảnh cho LLM để sinh câu trả lời chính xác, có cơ sở dữ liệu thật.
Lợi ích của RAG
Tăng độ chính xác và tính cập nhật của câu trả lời.
Giảm kích thước prompt, tối ưu chi phí.
Hỗ trợ các hệ thống Q&A, trợ lý ảo đáng tin cậy dựa trên dữ liệu nội bộ.
Xây dựng ứng dụng mẫu: Trợ lý chọn chó tại Pooch Palace
Giới thiệu ứng dụng
Chúng ta sẽ xây dựng một ứng dụng giả lập trung tâm nhận nuôi chó mang tên Pooch Palace, giúp người dùng tương tác với trợ lý AI để tìm chú chó phù hợp dựa trên yêu cầu.
Một "ngôi sao" trong danh sách là chú chó Prancer nổi tiếng trên mạng xã hội bởi tính cách độc đáo.
Lưu ý API key OpenAI và chuỗi kết nối MongoDB Atlas nên được externalize dưới dạng biến môi trường như:
SPRING_AI_OPENAI_API_KEY
SPRING_DATA_MONGODB_URI
Khởi tạo vector store với dữ liệu mẫu
Dữ liệu chó nuôi được tải từ file dogs.json trong thư mục resources, được đưa vào MongoDB Atlas Vector Store sử dụng Spring AI VectorStore interface. Mỗi record được chuyển thành chuỗi:
Chúng ta cấu hình ChatClient với system prompt giới hạn phạm vi trả lời liên quan đến trung tâm nuôi chó Pooch Palace. Đồng thời sử dụng QuestionAnswerAdvisor để truy vấn các dữ liệu liên quan từ vector store MongoDB.
Đoạn API này cho phép tương tác mượt mà, duy trì bối cảnh trao đổi với trợ lý ảo. Ví dụ khi truy vấn "có chó nào mắc bệnh thần kinh không?", ứng dụng sẽ trả về thông tin chú Prancer nổi tiếng.
Đưa AI vào sản xuất (Production)
Bảo mật
Sử dụng Spring Security để xác thực và bảo vệ endpoint.
Dùng MongoDB hỗ trợ mã hóa dữ liệu khi lưu trữ (encryption at rest) để bảo vệ dữ liệu nhạy cảm.
Dùng Principal#getName làm ID hội thoại để khóa quyền truy cập.
Tăng khả năng mở rộng (Scalability)
Kích hoạt virtual threads (Java 21) với cấu hình spring.threads.virtual.enabled=true giúp tối ưu hiệu năng IO-bound cho các gọi API tới LLM và DB.
Giúp tăng số lượng đồng thời xử lý yêu cầu và tiết kiệm tài nguyên hệ thống.
Biên dịch native với GraalVM
GraalVM giúp biên dịch ứng dụng Java thành executable native giảm thời gian khởi động, bộ nhớ sử dụng.
./mvnw -DskipTests -Pnative native:compile
Chạy ứng dụng nhanh và nhẹ hơn rất nhiều so với JVM thông thường.
Đóng gói Docker
Tạo Docker image dễ dàng tích hợp môi trường cloud:
Chạy mượt trên Linux environment ảo hóa, đặc biệt tiện lợi với macOS.
Quan sát và giám sát (Observability)
Spring Boot Actuator và Micrometer cung cấp bộ chỉ số theo dõi token sử dụng, trạng thái sức khỏe ứng dụng.
Kết hợp với MongoDB Time Series để lưu trữ metric và xây dựng dashboard tập trung.
Tổng quan về MongoDB Atlas
MongoDB Atlas là dịch vụ đám mây quản lý database, cung cấp:
Khả năng mở rộng linh hoạt.
Sao lưu tự động.
Giám sát và báo cáo.
Hỗ trợ đa nền tảng đám mây lớn như AWS, Azure, GCP.
Nếu bạn muốn tập trung xây dựng ứng dụng và không muốn quản lý hạ tầng database, MongoDB Atlas là lựa chọn ưu việt.
Kết Luận
Bạn vừa tìm hiểu cách xây dựng ứng dụng AI thực tế với Spring AI 1.0 và MongoDB Atlas Vector Search, từ việc thiết lập môi trường, khởi tạo dữ liệu vector đến xây dựng controller AI có khả năng duy trì ngữ cảnh và tối ưu chi phí truy vấn bằng RAG.
Spring AI đánh dấu bước tiến lớn trong việc đưa AI vào ứng dụng Spring với trải nghiệm phát triển mượt mà, dễ dàng mở rộng, bảo mật, và quan sát sâu sắc.
Hãy bắt đầu thử nghiệm Spring AI ngay tại Spring Initializr và khám phá thêm các khả năng của MongoDB Atlas để phát triển ứng dụng AI thông minh, hiệu quả cho doanh nghiệp của bạn.