排序?qū)W習(xí)中基于直接優(yōu)化信息檢索評價準(zhǔn)則算法的理論分析.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展,互聯(lián)網(wǎng)上的信息量也以驚人的速度不斷地膨脹,從海量的互聯(lián)網(wǎng)信息中準(zhǔn)確快捷的獲取所需信息也變得日益困難。搜索引擎的出現(xiàn)正是為了使人們能夠從海量的互聯(lián)網(wǎng)信息中快速和便捷地獲取所需信息。搜索引擎背后的關(guān)鍵技術(shù)是網(wǎng)頁排序算法。如何設(shè)計一個有效的網(wǎng)頁排序算法是信息檢索領(lǐng)域中十分重要和流行的課題。近年來,將機器學(xué)習(xí)方法引入排序?qū)W習(xí)獲得了很大成功,吸引了越來越多研究人員的注意。
   在排序?qū)W習(xí)領(lǐng)域中,直接優(yōu)化信息檢索

2、評價準(zhǔn)則算法已經(jīng)成為一個重要分支。由于信息檢索評價準(zhǔn)則(例如MAP和NDCG)的不連續(xù)和不可導(dǎo)性導(dǎo)致其難以優(yōu)化。直接優(yōu)化信息檢索評價準(zhǔn)則算法的核心思想是通過優(yōu)化一個與信息檢索評價準(zhǔn)則近似的替代函數(shù)達到優(yōu)化信息檢索評價準(zhǔn)則的目的。我們稱此替代函數(shù)為替代評價準(zhǔn)則。
   直接優(yōu)化信息檢索評價準(zhǔn)則算法的一個關(guān)鍵性基礎(chǔ)問題是一對替代評價準(zhǔn)則的優(yōu)化是否能保證對相應(yīng)的信息檢索評價準(zhǔn)則的優(yōu)化?這個問題的解答,將直接決定直接優(yōu)化信息檢索評價準(zhǔn)則

3、算法的理論正確性。因為,如果對替代評價準(zhǔn)則的優(yōu)化不能保證對相應(yīng)的信息檢索評價準(zhǔn)則的優(yōu)化,那么直接優(yōu)化信息檢索評價準(zhǔn)則算法將無法從理論上保證能夠獲得一個性能良好的排序模型。然而目前并無任何工作對這個問題有深入的理論研究,故而研究人員對直接優(yōu)化信息檢索評價準(zhǔn)則的理論性質(zhì)并不了解。
   本論文以直接優(yōu)化信息檢索評價準(zhǔn)則算法的一個關(guān)鍵性基礎(chǔ)問題(對替代評價準(zhǔn)則的優(yōu)化是否能保證對相應(yīng)的信息檢索評價準(zhǔn)則的優(yōu)化)為主線,以探索直接優(yōu)化信息檢

4、索評價準(zhǔn)則算法的理論性質(zhì)為目標(biāo),創(chuàng)新性的提出了直接性和趨勢相關(guān)性兩個概念,用于以衡量替代評價準(zhǔn)則與相應(yīng)的信息檢索評價準(zhǔn)則之間的關(guān)系。并以直接性和趨勢相關(guān)性為分析工具,獲得了主流的直接優(yōu)化信息檢索評價準(zhǔn)則算法中替代評價準(zhǔn)則的理論性質(zhì)。最后通過在公共基準(zhǔn)數(shù)據(jù)集LETOR上對各個直接優(yōu)化信息檢索評價準(zhǔn)則算法的實驗驗證了本文所得的理論分析結(jié)果,說明了用直接性和趨勢相關(guān)性來衡量替代評價準(zhǔn)則與相應(yīng)的信息檢索評價準(zhǔn)則之間關(guān)系的科學(xué)性和正確性。

5、   ·本論文首先提出直接性和趨勢相關(guān)性兩個概念以衡量替代評價準(zhǔn)則與相應(yīng)的信息檢索評價準(zhǔn)則的關(guān)系。我們從理論上證明了,如果一個替代評價準(zhǔn)則,相對于一個信息檢索評價準(zhǔn)則而言,具有任意大的直接性,或者任意強的趨勢相關(guān)性,則對此替代評價準(zhǔn)則的優(yōu)化能保證對相應(yīng)的信息檢索評價準(zhǔn)則的優(yōu)化。
   ·在理論研究結(jié)論的基礎(chǔ)上,我們分析了主流的直接優(yōu)化信息檢索評價準(zhǔn)則算法的直接性和趨勢相關(guān)性。通過理論分析,證明了SoftRankNDCG,App

6、roxRankMAP,ApproxRankNDCG中所優(yōu)化的替代評價準(zhǔn)則,在合適的參數(shù)設(shè)置下(例如,令SoftRankNDGG中參數(shù)σs→以及ApproxRankMAP和ApproxRankNDCG中參數(shù)α→∞),對任意數(shù)據(jù)分布都能具有任意大的直接性和任意強的趨勢相關(guān)性。證明了SVMMAP,DORMNDCG,PermuRankMAP,SVMNDCG所優(yōu)化的替代評價準(zhǔn)則在某類數(shù)據(jù)分布上不能具有任意大的直接性和任意強的趨勢相關(guān)性。因此,我們

7、得到了SoftRankNDCG,ApproxRankMAP,ApproxRankNDCG相比于SVMMAP, DORMNDCG,PermuRankMAP,SVMNDCG具備更好的理論性質(zhì),因而能獲得更好的排序性能的結(jié)論。
   ·最后通過在公共基準(zhǔn)數(shù)據(jù)集LETOR上的實驗研究,我們驗證了對主流直接優(yōu)化信息檢索評價準(zhǔn)則算法所優(yōu)化的替代評價準(zhǔn)則的直接性和趨勢相關(guān)性的理論研究結(jié)果,說明了用直接性和趨勢相關(guān)性衡量替代評價準(zhǔn)則與相應(yīng)的信息

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