《智能信息检索与数据挖掘技术》课件

智能信息检索与数据挖掘技术课程内容总览信息检索与数据挖掘的重要性实际应用场景举例信息检索与数据挖掘基础定义信息检索（IR）数据挖掘（DM）关系与区别从海量数据中找到相关内容发现隐藏模式和知识IR侧重搜索，DM侧重分析关注查询与结果匹配专注数据中价值提取相辅相成，共同应用智能信息检索系统的基本结构输入模块索引模块查询模块反馈模块接收用户查询组织数据结构匹配相关内容优化查询结果信息检索中的主要术语文档检索系统中的基本信息单元词项文档中的基本单词或短语索引词项到文档的映射结构查询用户提交的检索需求表达数据挖掘的核心任务分类聚类预测数据类别标签对相似数据进行分组回归关联预测连续数值变量发现数据项间联系信息检索与数据挖掘发展历史11950-1970年代早期IR系统布尔检索出现21980-1990年代向量空间模型数据挖掘概念形成32000-2010年代互联网搜索引擎繁荣大数据技术崛起42010年至今深度学习应用大模型时代来临数据类型与数据源结构化数据•数据库记录•表格数据•传感器数据非结构化数据•文本文档•图像与视频•音频与语音半结构化数据•XML文件•JSON数据•HTML网页开源数据集•Kaggle平台•UCI机器学习库•政府公开数据现实生活中的应用举例搜索引擎、推荐系统电商数据分析、金融风控智慧城市、医疗诊断本课程主要内容与结构安排基础理论信息检索与数据挖掘基本概念核心算法检索模型与挖掘技术工具与平台主流框架与开源工具行业应用典型场景与案例分析前沿与未来新兴技术与发展趋势行业需求与职业前景35%年增长率数据分析师需求万25岗位缺口中国AI与数据人才78%企业重视度数据驱动决策万18平均年薪高级数据挖掘工程师信息检索工作流程文档收集数据抓取与存储处理与分析文本预处理与规范化索引构建建立高效检索结构查询处理查询分析与转换结果排序相关性评分与排序结果展示用户界面与交互经典检索模型一布尔模型布尔查询逻辑优点缺点•AND两词都出现•概念简单明确•结果为二分（有/无）•OR至少一词出现•实现容易•不支持相关性排序•NOT排除某词•精确控制•难以表达复杂需求经典检索模型二向量空间模型（）VSM余弦相似度TF-IDF权重向量表示文档与查询向量夹角余弦值词频反映重要性文档转为多维向量余弦值越大，相关性越高逆文档频率平衡常见词维度对应词汇表现代检索方法概率模型BM25算法语言模型结合TF-IDF与文档长度基于文档生成查询概率广泛应用于现代搜索引擎平滑技术处理零概率问题应用场景网页搜索引擎核心算法专业领域文献检索系统相关性及排名算法内容相关性基于文本匹配度评分PageRank基于链接分析的权威性评估用户行为数据点击率、停留时间影响排序个性化因素用户兴趣与历史行为调整索引结构与倒排文件词项文档ID列表位置信息数据1,3,7,15{1:2,8},{3:5},{7:1,9},{15:3}挖掘2,3,10{2:4},{3:7},{10:2,6}检索1,5,8,12{1:4},{5:1},{8:7},{12:3,9}倒排索引词项指向文档正排索引文档指向词项查询处理与扩展技术原始查询用户输入文本分词处理切分为词项单元查询扩展添加同义词相关词检索执行匹配索引获取结果互联网信息检索的特点异构性分布式存储多类型多格式动态变化地理分散部署内容持续更新海量规模爬虫采集PB级数据量自动发现与抓取个性化与智能检索技术用户画像分析基于内容推荐协同过滤推荐•兴趣标签提取•项目特征提取•用户相似性•行为模式识别•历史偏好匹配•项目相似性•动态更新机制•相似度计算•隐因子模型多语言检索与跨媒体检索多语言处理方法图像检索技术•翻译辅助检索•特征提取与表示•多语言嵌入表示•相似度计算•跨语言语义匹配•大规模索引语音检索新趋势•语音识别前处理•音频特征分析•多模态融合检索数据挖掘整体流程与关键步骤数据准备收集、清洗、转换特征工程提取、选择、构造特征模型训练算法选择、参数优化结果评估验证、测试、性能评估模型部署生产环境应用与监控数据预处理实用技术缺失值处理异常值处理数据归一化均值填充、模型预测、箱线图检测、聚类识别最大最小缩放、Z-分数删除标准化特征选择卡方检验、相关性分析关联规则挖掘原理与算法关键概念Apriori算法FP-Growth算法•支持度•频繁项集生成•FP树构建•置信度•规则生成•条件模式基•提升度•剪枝优化•递归挖掘分类算法基础与对比算法优势劣势适用场景决策树可解释性强易过拟合规则明确问题支持向量机高维空间效果参数调优复杂文本分类好朴素贝叶斯训练速度快假设独立性文本分类、垃圾邮件聚类分析与主流算法K-means1基于距离的分区聚类层次聚类自底向上或自顶向下DBSCAN3基于密度的聚类GMM概率模型聚类回归分析与预测建模线性回归逻辑回归金融应用寻找最佳拟合直线二分类概率预测股价走势预测预测连续数值S型曲线映射信贷风险评估异常检测与数据清洗统计方法近邻方法基于均值标准差的检测LOF、KNN异常检测隔离森林自编码器基于树结构的快速检测重构误差识别异常深度学习在数据挖掘中的应用神经网络基础结构Transformer与BERT模型CNN图像分析与RNN序列建模大数据与分布式挖掘平台Hadoop生态Spark平台应用场景•HDFS分布式存储•内存计算加速•日志分析系统•MapReduce计算模型•MLlib机器学习库•推荐引擎•Hive数据仓库•实时流处理•用户行为挖掘数据挖掘结果的可视化与应用常用可视化类型交互式分析工具•散点图与热力图•Tableau平台•网络关系图•PowerBI工具•树状结构图•ECharts库决策支持应用•业务仪表盘•异常预警系统•趋势分析报告文本挖掘与自然语言处理1文本预处理2词频分析分词、去停用词、词干提取TF-IDF、词云可视化3情感分析话题建模极性判断、情绪识别LDA、主题聚类网络与社交媒体挖掘网络结构分析影响力传播情绪挖掘节点中心性计算信息扩散建模舆情监测分析社区发现算法关键节点识别用户态度识别图像与视频数据挖掘图像分类目标检测视频分析•特征提取•YOLO算法•动作识别•CNN模型应用•R-CNN系列模型•行为预测•迁移学习技术•边界框预测•场景理解推荐系统原理与实践混合推荐多策略融合基于内容项目特征匹配协同过滤3用户-项目交互搜索引擎的数据挖掘用户行为捕获行为分析点击流收集与存储会话识别与意图理解优化应用模型构建排序算法与结果改进用户兴趣画像创建医疗健康领域的数据挖掘疾病预测模型病例分类技术•风险因素分析•诊断辅助•早期预警系统•病历自动编码•预后评估•相似病例检索医院数据项目•患者流分析•医疗资源优化•临床路径挖掘金融风控中的数据挖掘欺诈检测异常交易识别与预警信用评分多维度风险量化模型市场风险价格波动预测与对冲合规审查监管要求自动化检查智能交通与零售场景应用客流预测顾客轨迹商品推荐北京地铁客流分析商场动线分析阿里新零售场景时空数据建模热区识别与优化个性化展示技术自动问答系统与智能客服问题理解意图识别与实体提取知识检索知识图谱查询匹配答案生成模板与生成式回复反馈学习持续优化与更新教育及公共安全领域案例教育场景在线平台平安城市•学习路径推荐•内容智能推荐•视频监控分析•学习行为分析•学习效果预测•异常行为识别•个性化教学•学习障碍识别•人群流动预测当前驱动的信息检索进展AIGPT模型ChatGPT生成式检索辅助对话式信息获取检索增强生成多模态检索RAG融合架构跨媒体统一理解知识图谱与语义检索实体抽取关系提取1识别文本中核心概念发现实体间联系知识推理图谱构建4隐含关系发现形成知识网络多模态检索与跨模态学习文本图像联合CLIP模型音视频融合通过文字查找图像对比学习预训练多源信息整合图像描述生成图文表示对齐上下文增强理解联邦学习与隐私保护隐私保护需求数据安全与合规联邦学习原理本地计算模型共享安全聚合加密传输与合并实际应用4医疗金融案例大模型驱动下的数据挖掘创新大语言模型能力AIGC内容生成自动化挖掘流程开源工具与最新产业生态智能信息检索与数据挖掘挑战数据孤岛信息过载•组织间数据割裂•数据量指数增长•系统互通性差•噪声与垃圾信息•标准不统一•有效筛选困难算法偏见伦理问题•训练数据偏差•隐私保护不足•结果公平性问题•数据滥用风险•规则透明度缺失•自动化决策影响行业标准与评估体系指标定义适用场景准确率正确结果占返回结果精确性要求高比例召回率返回正确结果占所有全面性要求高正确结果比例F1值准确率与召回率的调平衡性要求高和平均TopK准确率前K个结果中正确结排序质量评估果比例未来展望与技术趋势现状大模型与搜索融合知识智能深度语义理解自主学习持续优化自进化全场景融合线上线下无缝衔接课程总结与学习建议核心知识实践指南进阶资源检索模型与算法项目驱动学习学术论文追踪数据处理技术开源工具熟练行业应用案例。