Universidade Técnica de Lisboa
Instituto Superior Técnico
Recuperação de Informação
Beyond PageRank:
Machine Learning for Static Ranking
Matthew Richardson
Microsoft Research
Amit Prakash
MSN
Eric Brill
Microsoft Research
Adriano Kaminski Sanches
Prof. Dr. Pável Calado
Novembro de 2007
Contéudo
• Introdução
• PageRank
• fRank (RankNet)
• Características
• Experimentos
• Trabalhos Relacionados e Futuros
• Conclusão
Introdução
• Internet Crescendo
• Número de páginas com conteúdo
duvidoso também cresce
• Pesquisas com foco em ranking dinâmico
• Importante também ranking estático:
–
–
–
Relevância
Eficiência
Prioridade de Rastreamento na Internet
Introdução
• Mito sobre o PageRank
• Uso da estrutura de links é essencial para
um ranking estático?
• Será que é tão bom?
• Soluções menos complexas, resultados
parecidos
• PageRank em competições » baixo sucesso
• Será mostrado a eficiência de outro método
» fRank utilizando o RankNet
PageRank
–
–
–
A importância de uma página --» popularidade
Colecta-se todos os links da coleção (origem e
destino)
Cria-se um mapa de links --»370 milhões de
hyperlinks em 5 bilhões de páginas da coleção
estudada
PageRank
Cálculo do PageRank:
“Vamos assumir que a Página A tenha as páginas
T1..Tn que apontam para ela
Parametro D é um damping factor (entre 0 e 1)
C(A) é o número de links que saem de A
PR(A) = (1-d) + d(PR(T1)/C(T1)+…+PR(Tn)/C(Tn)”
PageRank
Cálculo do PageRank:
Se uma Página A é muito citada --» PR(A)
↑
Se uma Página A é citada por páginas populares
--» PR(A)
↑
PageRank
Problema:
–
–
–
–
Função Recursiva
Cada Página é iniciada com um PR igual
Aplica-se o algoritmo sucessivas vezes até atingir
uma convergência
Trabalho relativamente lerdo, e
computacionalmente caro
RankNet
Seja X={x i} uma coleção de vetores de
características
– Seja Y={y i} uma coleção de classes associada a
cada vetor de característica
Ranknet »
Achar uma função f tal que
y i = f(x i) para todo I
Solução » Redes Neurais back-prop
–
RankNet
Não é necessário ter uma nota para cada página
– Necessário ter uma lista ordenada de páginas
Seja Z={<i,j>} uma coleção de par de páginas
–
para qualquer <i,j> pertencente a Z, f(x i) > f(x j)
Redes Neurais BackPropagation
Modelo de Neurônio
Redes Neurais BackPropagation

Apresenta as entradas
Compara a saída obtida com a saída esperada
Gradiente descendente
Correção na direção contrária ao erro

Minimização do erro na fase de treinamento



Redes Neurais BackPropagation
Exemplo
Conjuntos:
Treinamento
Validação
Teste
Época
Vetor de Características
• PageRank
–
–
–
5 bilhões de páginas armazenadas
20 bilhões the URLs ligadas por essas páginas
Porção significativa da web
• Popularidade
–
–
–
Numero de vezes que uma página é visitada em um determinado
tempo
Poderia ser obtido por logs de Proxy ou próprio cliques do usuário no
motor de busca
Log obtido de quem tem a barra de ferramentas do MSN e optou por
prover essas informações para o MSN
Vetor de Características
• Ãncoras
–
–
Tamanho do texto da ãncora
Número de palavras únicas nesse texto...
• Página
–
–
–
8 características de cada página analisadas isoladamente
Número de palavras no corpo da página,
Frequência do termo mais comum...
• Domínio
–
–
Médias sobre as páginas em um determinado domínio
Média de links, PageRank...
Experimentos
• Dados
Julgamento humano para 28000 buscas (notas de 0 a 4)
– 500.000 julgamentos
– Média de 18 julgamentos por busca
– Buscas escolhidas randomicamente entre as do motor de busca do
MSN
– Converter dependente de busca » independente de busca
– Tira-se a busca e mantém a maior nota para aquela página
– 84% treinamento
– 08% validação
– 08% teste
–
Experimentos
• Método
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
Rede neural de duas camadas totalmente conectada
Camada oculta com 10 neurônios
Pesos da camada de entrada inicializados com 0
Pesos da camada de saída inicializados randomicamente com valores
entre [-0.1,0.1]
Função de transferência entrada»camada oculta tanh
Função de transferência camada oculta»saída linear
Características da entrada é normalizada
5 milhões de pares de entrada
Treinado por 30 épocas
Taxa de aprendizagem inicial 0.001
Experimentos
•Resultados 1
Experimentos
•Resultados 2
Experimentos
•Resultados
Experimentos
•Resultados 4
Experimentos
•Resultados 5
Dados de Popularidade
• Barra de ferramenta do MSN
– 3 possibilidades:
– Contador “cru” das URLs
– Contador das URLs junto com o Domínio
– Segmentação total da URL
Dados de Popularidade
• Barra de ferramenta do MSN
– Resultados
Sumário dos Resultados
•
•
•
•
Experimentos comprovaram que proposta tem desempenho
significante melhor que PageRank
Não é necessário ter o grafo dos links na web
Características: Página e Popularidade são os mais
importantes
Coletando mais dados de popularidade(barra de
ferramentas do MSN), dados serão melhores ainda
• Dados do usuário, não de desenvolvedores de páginas web
• Dinâmica da web sentida mais rapidamente
Trabalhos Relacionados e Futuros
Trabalhos Relacionados
–
–
–
Melhorar o PageRank em buscas sensíveis a tópicos
Analisar não apenas o histórico todo da web, e sim as mudanças
recentes em sua configuração
Identificar a qualidade de sites por características de:
• Contéudo
• Estrutura e navegação
• Design visual
• Funcionalidade
• Interatividade
• Etc... mais de 100 características analisadas
Trabalhos Relacionados e Futuros
Trabalhos Futuros
• Aumentar o número de características de entrada
• Identificar palavras importantes
• Under Construction » baixa qualidade da página
• Número de imagens, tamanho,
• Elementos de layout
• Uso de estilos
• Cor de fundo
• Estudo das diferentes avaliações feita pelo usuário para a mesma
página (buscas diferentes)
Trabalhos Relacionados e Futuros
Trabalhos Futuros
• Aplicar Aprendizado de máquina para determinar páginas a serem
recarregadas da web
•Incorporar algumas características diretamente no PageRank
• Utilizar os dados de populariedade com maior aproveitamento:
• Sensível a hora da busca
• Tempo de permanência na página
• Chegou na página clicando em um hiperlink ou usando o botão
voltar?
Conclusão
PageRank não gera um bom ranking estático
Muitas características individuais são melhores do que o
PageRank
PageRank » tendência para tecnologia
fRank » tendência para os costumes do usuário
O aprendizado de máquina deixa o ranking mais robusto
(contra fraudes)
Muito a ser feito ainda
Muito Obrigado!
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