Информационный поиск:модели и методы

Информационный поиск (ИП)
Цель: удовлетворить информационные потребности пользователя
Обсуждаемые темы:
Модели ИП
Критерии оценки качества поиска
Поиск в Интернет
Поиск по значимости

Модель ИП:
Логическое представление документов
Логическое представление запросов
Framework моделирования представлений документов и запросов, их взаимосвязей
Ранжирующая функция

Классификация моделей
Булева модель
(теория множеств и булева алгебра)
Векторная модель
(векторные пространства и линейная алгебра)
Вероятностная модель
(множества, теория вероятностей)
Классические модели подразумевают независимость слов (термов)

Булевы модели
Модель на нечетких множествах
(с термом запроса ассоциировано нечеткое множество документов)
Расширенная булева модель
Расширяет булеву модель для использования весов термов
Обобщает модель на нечетких множествах и векторную модель (выбирая метрику)

Векторные модели
Обобщенная векторная модель
(учет корреляции между термами)
Латентно-семантический анализ
(отображение документов и запросов в пространство концепций)
Нейронные сети
(нейроны —термы документов и документы,
многошаговое распространение сигнала)

Вычисление весов термов
Частота терма в документе
Обратная частота термов в коллекции
Вычисление весов

Нормализация весов
Преимущества длинных документов:
Больше различных термов
Выше частоты термов
Методы нормализации:
по максимальной частоте
по длине вектора весов всех термов в данном документе
по длине в байтах

Вероятностные модели
Вероятностный принцип
Оценить вероятность того, что документ будет интересен пользователю
Модель сетей вывода (inference networks)
На основе сети Байеса
Могут имитировать булеву модель, некоторые векторные модели, обратную связь
Реализована в Inquery

Моделирование языка
Zipf’s Law
Heaps’ Law
Слова
F
V
Размер текста

Предварительная обработка текста
Лексический анализ
Исключение стоп-слов
Выделение основ слов (stemming)
Выбор термов для индексирования
(например только существительных)
Тезаурусы
(выделение категорий термов)

Языки запросов
Запросы по ключевым словам
однословные
контекстные
логические
на естественном языке
Запросы по шаблонам
Протоколы запросов (Z39.50, WAIS)

Уточнение запросов:
Изменение весов термов запроса
Добавление новых термов в запрос
Основные подходы:
Обратная связь (Relevance feedback)
Автоматический локальный анализ
Автоматический глобальный анализ

Критерии оценки
Точность
Полнота
Процент мусора
A
R
S

Критерии оценки (2)
Средняя точность
Интерполяция
По числу документов
P@20, P@50, p@100

Критерии оценки (3)
Точность на уровне обнаружения заданного числа релевантных документов
Точность среди первых R возвращенных, где R – число реально релевантных
(R-precision)
Гистограммы точности
(сравнение эффективности двух алгоритмов на каждом запросе)

Критерии оценки (4)
Среднее гармоническое (b = 1)
(компромисс между точностью и полнотой)
E-мера
(учет предпочтений пользователя)

Критерии оценки (5)
Пользовательские критерии:
Коэффициент покрытия
(процент уже известного среди найденного)
Коэффициент новизны
(отношение нового к уже известному)
Относительная полнота
(отношение нового к ожидаемому)

Особенности поиска в Интернет
Огромный размер
> 1 миллиарда документов (февраль 2000)
> 75 миллионов узлов
Короткие запросы ( < 2 слов)
Почти не используются продвинутые возможности языка запросов
Много изменений в данных (40% в месяц)

Размер поисковых систем

Оценка качества индекса
Не все страницы одинаково важны
Метрики
Суммарная значимость всех страниц
Средняя значимость страниц
Метод случайной прогулки
Как проверить наличие страницы в индексе?
Как оценить значимость страницы?

TREC и Web
Коллекция VLC2:
100Гб, 18.5 миллионов документов
Короткие запросы из TREC (2.5 слова)
5 поисковых систем

Задачи ИП в Интернет
Обнаружение дубликатов
Интеллектуальные сетевые роботы
Борьба с опечатками
Levenshtein(survey, surgery) = 2
LCS(survey, surgery) = surey
Метапоиск
Как делать слияние результатов (data fusion)?

Классификация типов копий
Повторение содержания (1) и структуры (2)

Оценка повторения структуры
Построение описаний URL
yahoo.com/ref/art/news.htm
(yahoo,com) (ref, art, 0) (art, news, 1) (news, htm, 2)
Сокращение числа кандидатов
(стоп-слова, нехарактерные пары)
Вычисление весов (IDF)
Вычисление оценки похожести узлов
Уровни похожести: 100%, 50%, 0%

Оценка повторения содержания
Выбор страниц для проверки
Проверка на полную идентичность
Вычисление оценки близости:
S(A) — множество k-грамм документа A

Сетевые роботы
Области применения:
Построение индексов
Сбор статистики
Поиск ресурсов
Исследование структуры Интернет
Проверка целостности ссылок
Стратегии обхода:
Простые
Учет структуры URL
(уровень вложенности)
Учет структуры графа
(PageRank)
Учет содержимого страницы
(OASIS Crawler)

Поиск по значимости
Дополнение к оценкам близости
Значимость не зависит от запроса
Значимость бывает не только у текстовых ресурсов
Более значимые ресурсы имеют приоритет при прочих равных

Значимость из содержимого
Анализ документа
(PHOAKS, определение жанра текста)
Анализ коллекции
(Google, SCAM, PHOAKS)
Информационный контекст
(Referral Web)
Внутренние метки в документе
(PICS, RDF)

Значимость из действий
Явные указания:
Обратная связь
(групповая)
Триггеры на данные
(почтовые фильтры)
Синтезированные фильтры
(пользователь задает высокоуровневое описание)

Значимость из действий (2)
Неявные указания:
Коллективное поведение пользователей
(WebWatcher, Hotbot)
Индивидуальное поведение пользователя
Какие документы/коллекции он посещает?
Что он делает с документом?
(время просмотра, новая закладка, запись на диск, ответ на письмо)