《信息检索基础》课件

信息检索基础课程导论什么是信息检索信息爆炸时代信息检索的重要性随着互联网的快速发展，信息呈指数级增长，我们每天都面临着海量的信息信息检索的定义和范畴定义范畴信息检索是指从信息集合中找出与用户需求相关的信息的过程信息检索的发展历程早期1手工检索、卡片目录计算机时代2数据库检索、在线检索互联网时代3搜索引擎、语义检索大数据时代4信息检索在现代社会的重要性加速科技发展促进文化传播提高工作效率信息检索系统的基本组成用户界面用户与系统交互的入口查询处理解析用户查询，并转化为检索指令索引库存储信息集合的索引，用于快速检索结果排序根据相关性对检索结果进行排序信息需求与信息表示信息需求信息表示用户想要获取的信息内容，通常以关键词、句子或问题形式表达将信息集合中的内容转化为计算机可理解的形式用户信息需求分析理解用户意图分析用户查询的语义和潜在需求识别关键词提取用户查询中的关键信息扩展查询根据用户需求添加相关关键词或语义信息信息表示的基本方法词袋模型将文本转化为词语集合，忽略词序向量空间模型将文本表示为向量，每个维度对应一个词语语义网络模型将文本表示为语义节点和链接的网络文本表示的关键技术分词技术关键词提取语义分析将文本分割成词语或短语从文本中提取重要的关键词理解文本的语义信息向量空间模型文本向量文本由词语向量线性组合而成词语向量相似度计算每个词语用一个向量表示通过向量之间的距离或夹角计算文本相似度213词频逆文档频率-TF-IDF词频TF1词语在文档中的出现频率逆文档频率IDF2词语在文档集合中出现的频率的倒数TF-IDF3词语在文档中的重要程度的度量布尔检索模型布尔逻辑1使用、、等逻辑运算符进行检索AND ORNOT精确匹配2只能检索完全匹配查询条件的文档简单易用3适合快速检索特定信息概率检索模型根据文档与查询的概率关系进行检索语义检索模型语义分析扩展查询理解文本的语义信息，进行语义匹配根据语义关联扩展查询，提高检索结果的覆盖率信息索引技术索引索引类型加速信息检索的一种数据结构，用于快速定位相关信息倒排索引、正排索引、哈希索引等倒排索引的原理词语列表存储所有出现的词语文档列表存储每个词语在哪些文档中出现快速检索通过词语列表找到相关文档正排索引与倒排索引比较索引类型正排索引倒排索引存储结构文档指向词语词语指向文档检索方式逐个扫描文档直接定位相关文档效率低高分词技术在信息检索中的应用准确识别词语提高检索效果12为信息检索提供准确的词汇信避免因词语边界错误导致的误息检支持语义分析3为语义检索模型提供词语语义信息中文分词算法基于统计的方法2根据词语的统计信息进行切分基于词典的方法1利用词典进行匹配基于深度学习的方法利用神经网络进行词语识别3关键词提取方法基于词频的方法基于的方法基于主题模型的方法TF-IDF根据词语在文本中的出现频率进行提取根据词语在文本中的重要程度进行提取根据文本的主题进行提取信息检索系统的评价1准确率检索结果中相关文档的比例2召回率所有相关文档中被检索到的比例3值F1准确率和召回率的调和平均值4平均准确率排序结果中每个相关文档的平均准确率检索效果评价指标精确率和召回率值F1定义意义F1值是准确率和召回率的调和平均值综合考虑准确率和召回率，反映检索结果的整体质量平均准确率定义1排序结果中每个相关文档的平均准确率意义2反映检索结果的排序质量文本相似度计算余弦相似度1根据文本向量之间的夹角计算相似度编辑距离2根据文本之间的编辑操作次数计算相似度语义相似度3根据文本的语义信息计算相似度余弦相似度公式应用cosθ=A·B/||A||||B||用于衡量文本向量之间的相似度编辑距离插入在文本中插入一个字符删除从文本中删除一个字符替换将文本中的一个字符替换为另一个字符信息检索算法排序算法推荐算法聚类算法对检索结果进行排序，根据用户兴趣推荐相关将信息集合分成不同的根据相关性显示信息类别算法PageRank网页重要性根据网页链接结构计算网页的重要性迭代计算不断更新网页的重要性得分排序依据根据网页的重要性得分对搜索结果进行排序基于内容的推荐算法内容分析相似度匹配分析用户浏览过的商品或内容推荐与用户历史记录相似的商品或内容协同过滤算法相似度计算2计算用户之间的相似度用户评分1收集用户对商品或内容的评分信息推荐预测预测用户对未评分商品或内容的评分3搜索引擎工作原理网络爬虫1收集网页信息索引构建2建立索引数据库查询处理3解析用户查询结果排序4返回相关结果网络爬虫技术网页抓取数据提取从网络中获取网页内容从网页内容中提取有用信息数据存储将提取的信息存储到数据库索引构建分词处理将网页内容进行分词索引创建建立倒排索引索引优化压缩索引，提高检索效率查询处理查询解析理解用户查询的意图索引查找根据查询关键词查找相关文档结果排序根据相关性对结果进行排序搜索引擎排名算法内容相关性用户行为PageRank根据网页链接结构计算网页的重要性根据网页内容与查询关键词的匹配程度进根据用户的点击、停留时间等行为进行排行排名名信息检索的应用领域企业级搜索12内部信息知识库检索企业内部文档、邮件、数据库等构建企业知识库，方便员工查找信息3效率提升提高员工工作效率，促进知识共享学术文献检索文献索引文献分析研究方向建立学术文献的索引数据库分析文献内容，提供文献摘要、引用关系帮助研究人员了解相关研究领域等电子商务搜索商品信息检索商品名称、品牌、价格、图片等用户行为根据用户浏览记录、购买记录等进行推荐销量提升提高商品曝光率，促进销售智能问答系统自然语言处理知识库检索理解用户的问题，并提取关键信息从知识库中查找答案答案生成生成自然语言的答案信息检索面临的挑战海量数据处理1处理越来越多的信息数据多语言检索2支持不同语言的检索个性化推荐3根据用户兴趣提供个性化推荐海量数据处理大数据技术索引压缩检索优化利用分布式存储和计算技术压缩索引数据，减少存储空间优化检索算法，提高检索效率多语言检索语言识别自动识别查询语言语言翻译将查询语句翻译成目标语言跨语言检索检索不同语言的文档个性化推荐用户画像建立用户兴趣和行为模型协同过滤推荐与用户相似用户喜欢的商品内容推荐推荐与用户历史浏览记录相关的商品深度学习在信息检索中的应用神经网络语义匹配查询扩展技术利用神经网络进行文本语义匹配根据语义扩展查询，提高检索结果的覆盖率上下文理解理解查询的上下文信息，提供更精准的检索结果神经网络语义匹配语义匹配2计算文本向量之间的相似度词语嵌入1将词语转化为向量表示结果排序根据相似度对检索结果进行排序3查询扩展技术关键词扩展概念扩展用户行为根据查询关键词的语义关联添加相关关键根据查询关键词的概念进行扩展根据用户的点击、停留时间等行为进行扩词展上下文理解对话历史分析用户之前的查询语句语境分析理解用户当前查询的上下文信息精准检索根据上下文提供更精准的检索结果跨模态检索多模态数据检索文本、图像、音频等多模态数据语义对齐将不同模态的数据映射到同一个语义空间跨模态匹配根据语义相似度进行检索信息安全与隐私保护用户数据安全检索结果脱敏防范恶意攻击保护个人隐私检索结果去重哈希算法1快速识别重复文档相似度计算2比较文档内容的相似度结果去重3删除重复的检索结果敏感信息过滤关键词过滤内容分析安全策略屏蔽敏感词语识别敏感内容制定安全策略，防止敏感信息泄露检索系统性能优化缓存技术1缓存常用数据，提高检索速度分布式检索2将检索任务分配到多个服务器，提高系统吞吐量索引优化3优化索引结构，减少检索时间缓存技术数据缓存将常用数据存储在内存中高速访问快速读取缓存数据，提高检索效率减轻压力减少对数据库的访问压力分布式检索数据分片分布式查询结果合并将索引数据分散到多个服务器将查询请求发送到多个服务器合并来自多个服务器的检索结果课程总结与展望课程回顾未来展望回顾信息检索基础知识，了解信息检索技术发展历程展望信息检索技术的发展趋势，探讨未来应用方向未来信息检索发展趋势深度学习与语义理解跨模态检索与多模态融合个性化推荐与用户行为分析信息安全与隐私保护。