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中文搜索引擎技术揭密

2018年02月08日 搜索技术 ⁄ 共 22128字 ⁄ 字号 评论关闭

系统架构

    互联网在近10年的得到飞速发展,互联网正在逐渐深入人们的生活,改变人们的生活。互联网经济也经历了风风雨雨,从缓慢起步到急速膨胀,从泡沫破灭到逐步回暖;从“网络广告”到“拇指经济”,从“网络游戏”到“搜索力经济”。目前,搜索引擎成为最受人们关注的焦点之一,也成为亿万富翁的制造摇篮。越来越多的公司都希望在搜索引擎这座金矿中挖到筐金子,其中许多人会选择拥有自己的搜索引擎。国内著名搜索引擎公司百度(https://www.baidu.com/)总裁李彦宏说:搜索引擎不是人人都能做的领域,进入的门槛比较高。

    搜索引擎的门槛到底有多高?搜索引擎的门槛主要是技术门槛,包括网页数据的快速采集、海量数据的索引和存储、搜索结果的相关性排序、搜索效率的毫秒级要求、分布式处理和负载均衡、自然语言的理解技术等等,这些都是搜索引擎的门槛。对于一个复杂的系统来说,各方面的技术固然重要,但整个系统的架构设计也同样不可忽视,搜索引擎也不例外。

    搜索引擎技术和分类

    搜索引擎的技术基础是全文检索技术,从20世纪60年代,国外对全文检索技术就开始有研究。全文检索通常指文本全文检索,包括信息的存储、组织、表现、查询、存取等各个方面,其核心为文本信息的索引和检索,一般用于企事业单位。随着互联网信息的发展,搜索引擎在全文检索技术上逐渐发展起来,并得到广泛的应用,但搜索引擎还是不同于全文检索。搜索引擎和常规意义上的全文检索主要区别有以下几点:

    1、数据量

    传统全文检索系统面向的是企业本身的数据或者和企业相关的数据,一般索引库规模多在GB级,数据量大的也只有几百万条;但互联网网页搜索需要处理几十亿的网页,搜索引擎的策略都是采用服务器群集和分布式计算技术。

    2、内容相关性

    信息太多,查准和排序就特别重要,Google等搜索引擎采用网页链接分析技术,根据互联网上网页被链接次数作为重要性评判的依据;但全文检索的数据源中相互链接的程度并不高,不能作为判别重要性的依据,只能基于内容的相关性排序。

    3、安全性

    互联网搜索引擎的数据来源都是互联网上公开的信息,而且除了文本正文以外,其它信息都不太重要;但企业全文检索的数据源都是企业内部的信息,有等级、权限等限制,对查询方式也有更严格的要求,因此其数据一般会安全和集中地存放在数据仓库中以保证数据安全和管理的要求。

    4、个性化和智能化

    搜索引擎面向的是互联网访问者,由于其数据量和客户数量的限制,自然语言处理技术、知识检索、知识挖掘等计算密集的智能计算技术很难应用,这也是目前搜索引擎技术努力的方向;而全文检索数据量小,检索需求明确,客户量少,在智能化和个性可走得更远。

    搜索引擎与全文检索除了以上的区别外,还结合互联网信息的特点形成了三个不同的类型:

    全文检索搜索引擎:全文搜索引擎是名副其实的搜索引擎,国外具代表性的有Google (http://www.google.com/) 、yahoo(http://search.yahoo.com/) 、AllTheWeb (http://www.alltheweb.com/ ) 等,国内著名的有百度(https://www.baidu.com/)、中搜(http://www.zhongsou.com/)。它们都是通过从互联网上提取的各个网站的信息(以网页文字为主)而建立的数据库,检索与用户查询条件匹配的相关记录,然后按一定的排列顺序将结果返回给用户,也是目前常规意义上的搜索引擎。

    目录搜索引擎:目录索引虽然有搜索功能,但在严格意义上算不上是真正的搜索引擎,仅仅是按目录分类的网站链接列表而已。用户完全可以不用进行关键词查询,仅靠分类目录也可找到需要的信息。国外比较著名的目录索引搜索引擎有yahoo(http://www.yahoo.com/)Open Directory Project(DMOZ)(http://www.dmoz.com/)、LookSmart(http://www.looksmart.com/)等。国内的搜狐(http://www.sohu.com/)、新浪(http://www.sina.com/)、网易(http://www.163.com/)搜索也都具有这一类功能。

    元搜索引擎:元搜索引擎在接受用户查询请求时,同时在其它多个引擎上进行搜索,并将结果返回给用户。著名的元搜索引擎有Dogpile(http://www.dogpile.com/)、Vivisimo(http://www.vivisimo.com/)等,国内元搜索引擎中具代表性的有搜星搜索引擎(http://www.soseen.com/),优客搜索(http://www.yok.com/)。在搜索结果排列方面,有的直接按来源引擎排列搜索结果,如Dogpile,有的则按自定的规则将结果重新排列组合,如Vivisimo。

    其他的像新浪(http://search.sina.com.cn/)、网易(http://search.163.com/)、A9(http://www.a9.com/)等搜索引擎都是调用其它全文检索搜索引擎,或者在其搜索结果的基础上做了二次开发。

 

    搜索引擎的系统架构

    这里主要针对全文检索搜索引擎的系统架构进行说明,下文中提到的搜索引擎如果没有特殊说明也是指全文检索搜索引擎。搜索引擎的实现原理,可以看作四步:从互联网上抓取网页→建立索引数据库→在索引数据库中搜索→对搜索结果进行处理和排序。  

    1、从互联网上抓取网页

    利用能够从互联网上自动收集网页的网络蜘蛛程序,自动访问互联网,并沿着任何网页中的所有URL爬到其它网页,重复这过程,并把爬过的所有网页收集到服务器中。

    2、建立索引数据库

    由索引系统程序对收集回来的网页进行分析,提取相关网页信息(包括网页所在URL、编码类型、页面内容包含的关键词、关键词位置、生成时间、大小、与其它网页的链接关系等),根据一定的相关度算法进行大量复杂计算,得到每一个网页针对页面内容中及超链中每一个关键词的相关度(或重要性),然后用这些相关信息建立网页索引数据库。

    3、在索引数据库中搜索

    当用户输入关键词搜索后,分解搜索请求,由搜索系统程序从网页索引数据库中找到符合该关键词的所有相关网页。

    4、对搜索结果进行处理排序

    所有相关网页针对该关键词的相关信息在索引库中都有记录,只需综合相关信息和网页级别形成相关度数值,然后进行排序,相关度越高,排名越靠前。最后由页面生成系统将搜索结果的链接地址和页面内容摘要等内容组织起来返回给用户。

    下图是一个典型的搜索引擎系统架构图,搜索引擎的各部分都会相互交错相互依赖。其处理流程按照如下描述:

.

    “网络蜘蛛”从互联网上抓取网页,把网页送入“网页数据库”,从网页中“提取URL”,把URL送入“URL数据库”,“蜘蛛控制”得到网页的URL,控制“网络蜘蛛”抓取其它网页,反复循环直到把所有的网页抓取完成。

    系统从“网页数据库”中得到文本信息,送入“文本索引”模块建立索引,形成“索引数据库”。同时进行“链接信息提取”,把链接信息(包括锚文本、链接本身等信息)送入“链接数据库”,为“网页评级”提供依据。

    “用户”通过提交查询请求给“查询服务器”,服务器在“索引数据库”中进行相关网页的查找,同时“网页评级”把查询请求和链接信息结合起来对搜索结果进行相关度的评价,通过“查询服务器”按照相关度进行排序,并提取关键词的内容摘要,组织最后的页面返回给“用户”。

    搜索引擎的索引和搜索

    对于网络蜘蛛技术和排序技术请参考作者其它文章[1][2],这里以Google搜索引擎为例主要介绍搜索引擎的数据索引和搜索过程。

    数据的索引分为三个步骤:网页内容的提取、词的识别、标引库的建立。

    互联网上大部分信息都是以HTML格式存在,对于索引来说,只处理文本信息。因此需要把网页中文本内容提取出来,过滤掉一些脚本标示符和一些无用的广告信息,同时记录文本的版面格式信息[1]。词的识别是搜索引擎中非常关键的一部分,通过字典文件对网页内的词进行识别。对于西文信息来说,需要识别词的不同形式,例如:单复数、过去式、组合词、词根等,对于一些亚洲语言(中文、日文、韩文等)需要进行分词处理[3]。识别出网页中的每个词,并分配唯一的wordID号,用于为数据索引中的标引模块服务。

    标引库的建立是数据索引中结构最复杂的一部分。一般需要建立两种标引:文档标引和关键词标引。文档标引分配每个网页一个唯一的docID号,根据docID标引出在这个网页中出现过多少过wordID,每个wordID出现的次数、位置、大小写格式等,形成docID对应wordID的数据列表;关键词标引其实是对文档标引的逆标引,根据wordID标引出这个词出现在那些网页(用wordID表示),出现在每个网页的次数、位置、大小写格式等,形成wordID对应docID的列表。

    关于索引数据的详细数据结构,有兴趣的朋友可以参看文献[4]。

    搜索的处理过程是对用户的搜索请求进行满足的过程,通过用户输入搜索关键字,搜索服务器对应关键词字典,把搜索关键词转化为wordID,然后在标引库中得到docID列表,对docID列表进行扫描和wordID的匹配,提取满足条件的网页,然后计算网页和关键词的相关度,根据相关度的数值返回前K篇结果(不同的搜索引擎每页的搜索结果数不同)返回给用户。如果用户查看的第二页或者第多少页,重新进行搜索,把排序结果中在第K+1到2*K的网页组织返回给用户。其处理流程如下图所示:

    搜索引擎细化趋势

    随着搜索引擎市场空间越来越大,搜索引擎也分得越来越细。互联网没有国界,百度总裁李彦宏所讲:搜索引擎市场是赢家通吃的市场。如果一个搜索引擎要想在搜索市场上有自己的一席之地,必须拥有自己的特色。而且,数以亿计的网民,搜索需求不可能都一样,不同类型的用户需要不同类型的搜索引擎,网页搜索只是搜索需求中的一种,这就决定了搜索引擎会不断细化,各具特色的搜索引擎也陆续出现。

    从技术上讲,各种搜索引擎都具有类似的系统架构,其不同在于搜索的数据源的不同。除了上面提到的网页搜索引擎以外,下面列举几个典型的搜索引擎:

    新闻搜索引擎

    看新闻是许多网民上网的主要目的,新闻搜索也就成了查看新闻的重要工具。新闻搜索引擎实现的过程比较简单,一般是扫描国内外有名的新闻网站,抓取新闻网页,建立自己的新闻数据库,然后提供搜索,只是对新闻网页抓取的频率要求很高,有的需要做到几分钟扫描一次。现在许多大型的网页搜索引擎都提供相应的新闻搜索功能,如:Google新闻搜索(http://news.google.com/),中搜新闻搜索(http://news.zhongsou.com/),百度新闻搜索(https://news.baidu.com/)等。

    音乐搜索引擎

    有了互联网以后,音乐得到了广泛的传播,对于喜欢音乐的网民来说,音乐搜索引擎成了最钟爱的工具。音乐搜索引擎需要监控互联网上大型的音乐网站,抓取其音乐数据的描述信息,形成自己的数据库,音乐的下载和试听都会在其原来的音乐网站上进行。目前有:搜刮网(http://www.sougua.com/),百度mp3搜索(https://mp3.baidu.com/),1234567搜索(http://www.1234567.com/)等。

    图像搜索引擎

    通过图像搜索引擎可以找到自己感兴趣的图片链接,各大搜索引擎也提供了图像搜索功能。图像文件本身不能够被搜索引擎索引,但搜索引擎可以通过链接文本分析和图片注解等得到图片的信息。目前有:Google图像搜索(http://images.google.com/),VisionNext搜索(http://www.eefind.com/),百度图像搜索(https://images.baidu.com/)等。

    商机搜索引擎

    电子商务一直是互联网的热点,商机搜索对电子商务的发展也起到了巨大的推动作用,商机搜索让互联网经济和传统经营紧密结合在一起,给传统的企业提供了一个新的销售模式。商机搜索引擎,通过抓取电子商务网站的商品信息和其他商业信息,给访问者提供统一的搜索平台。目前有:soaso价格搜索引擎(http://www.soaso.com/),8848购物搜索(http://www.8848.com/),阿里巴巴商机搜索(http://www.alibaba.com/)等。

    其他特色的搜索引擎还有专利搜索、软件搜索、ftp搜索、游戏搜索、法律搜索等等,有兴趣的朋友可以参看文献[5]。

    更多参考:

    关于搜索引擎系统架构的知识可以参考文献[4][6][7]。以下的文献中有些只列出了文章的标题,大家可以在搜索引擎中输入标题进行搜索,可以直接得到下载链接。

    [1] 中文搜索引擎技术解密:网络蜘蛛。作者:Winter,2004。

    [2] 中文搜索引擎技术解密:排序技术。作者:Winter,2004。

    [3] 中文搜索引擎技术解密:分词技术。作者:Winter,2004。

    [4] The Anatomy of a Large-Scale Hypertextual Web Search Engine. Author: Sergey Brin and Lawrence Page, 1998.

    [5] 搜索引擎目录。作者:搜索引擎指南网。

    [6] WiseNut Search Engine white paper. Author: Wisenut Inc. 2001.

    [7] AltaVista white paper. Author: Altavista Inc. 1999

 

中文分词

搜索引擎技术的研究,国外比中国要早近十年,从最早的Archie,到后来的Excite,以及altvista、overture、google等搜索引擎面世,搜索引擎发展至今,已经有十几年的历史,而国内开始研究搜索引擎是在上世纪末本世纪初。在许多领域,都是国外的产品和技术一统天下,特别是当某种技术在国外研究多年而国内才开始的情况下。例如操作系统、字处理软件、浏览器等等,但搜索引擎却是个例外。虽然在国外搜索引擎技术早就开始研究,但在国内还是陆续涌现出优秀的搜索引擎,像百度(http://www.baidu.com)、中搜(http://www.zhongsou.com)等。目前在中文搜索引擎领域,国内的搜索引擎已经和国外的搜索引擎效果上相差不远。之所以能形成这样的局面,有一个重要的原因就在于中文和英文两种语言自身的书写方式不同,这其中对于计算机涉及的技术就是中文分词。

什么是中文分词

众所周知,英文是以词为单位的,词和词之间是靠空格隔开,而中文是以字为单位,句子中所有的字连起来才能描述一个意思。例如,英文句子I am a student,用中文则为:“我是一个学生”。计算机可以很简单通过空格知道student是一个单词,但是不能很容易明白“学”、“生”两个字合起来才表示一个词。把中文的汉字序列切分成有意义的词,就是中文分词,有些人也称为切词。我是一个学生,分词的结果是:我 是 一个 学生。

    中文分词和搜索引擎

    中文分词到底对搜索引擎有多大影响?对于搜索引擎来说,最重要的并不是找到所有结果,因为在上百亿的网页中找到所有结果没有太多的意义,没有人能看得完,最重要的是把最相关的结果排在最前面,这也称为相关度排序。中文分词的准确与否,常常直接影响到对搜索结果的相关度排序。笔者最近替朋友找一些关于日本和服的资料,在搜索引擎上输入“和服”,得到的结果就发现了很多问题。下面就以这个例子来说明分词对搜索结果的影响,在现有三个中文搜索引擎上做测试,测试方法是直接在Google(http://www.google.com)、百度(http://www.baidu.com)、中搜(http://www.zhongsou.com)上以“和服”为关键词进行搜索:

    在Google上输入“和服”搜索所有中文简体网页,总共结果507,000条,前20条结果中有14条与和服一点关系都没有。在第一页就有以下错误:

    “通信信息报:瑞星以技术和服务开拓网络安全市场”

    “使用纯HTML的通用数据管理和服务- 开发者- ZDNet ...”

    “陈慧琳《心口不一》化妆和服装自己包办”

    “::外交部:中国境外领事保护和服务指南(2003年版) ...”

    “产品和服务”

    等等。第一页只有三篇是真正在讲“和服”的结果。

    在百度上输入“和服”搜索网页,总共结果为287,000条,前20条结果中有6条与和服一点关系都没有。在第一页有以下错误:

    “福建省晋江市恒和服装有限公司系独资企业”

    “关于商品和服务实行明码标价的规定”

    “青岛东和服装设备”

    在中搜上输入“和服”搜索网页,总共结果为26,917条,前20条结果都是与和服相关的网页。

    这次搜索引擎结果中的错误,就是由于分词的不准确所造成的。通过笔者的了解,Google的中文分词技术采用的是美国一家名叫Basis Technology(http://www.basistech.com)的公司提供的中文分词技术,百度使用的是自己公司开发的分词技术,中搜使用的是国内海量科技(http://www.hylanda.com)提供的分词技术。由此可见,中文分词的准确度,对搜索引擎结果相关性和准确性有相当大的关系。

    中文分词技术

    中文分词技术属于自然语言处理技术范畴,对于一句话,人可以通过自己的知识来明白哪些是词,哪些不是词,但如何让计算机也能理解?其处理过程就是分词算法。

    现有的分词算法可分为三大类:基于字符串匹配的分词方法、基于理解的分词方法和基于统计的分词方法。

    1、基于字符串匹配的分词方法

    这种方法又叫做机械分词方法,它是按照一定的策略将待分析的汉字串与一个“充分大的”机器词典中的词条进行配,若在词典中找到某个字符串,则匹配成功(识别出一个词)。按照扫描方向的不同,串匹配分词方法可以分为正向匹配和逆向匹配;按照不同长度优先匹配的情况,可以分为最大(最长)匹配和最小(最短)匹配;按照是否与词性标注过程相结合,又可以分为单纯分词方法和分词与标注相结合的一体化方法。常用的几种机械分词方法如下:

    1)正向最大匹配法(由左到右的方向);

    2)逆向最大匹配法(由右到左的方向);

    3)最少切分(使每一句中切出的词数最小)。

    还可以将上述各种方法相互组合,例如,可以将正向最大匹配方法和逆向最大匹配方法结合起来构成双向匹配法。由于汉语单字成词的特点,正向最小匹配和逆向最小匹配一般很少使用。一般说来,逆向匹配的切分精度略高于正向匹配,遇到的歧义现象也较少。统计结果表明,单纯使用正向最大匹配的错误率为1/169,单纯使用逆向最大匹配的错误率为1/245。但这种精度还远远不能满足实际的需要。实际使用的分词系统,都是把机械分词作为一种初分手段,还需通过利用各种其它的语言信息来进一步提高切分的准确率。

    一种方法是改进扫描方式,称为特征扫描或标志切分,优先在待分析字符串中识别和切分出一些带有明显特征的词,以这些词作为断点,可将原字符串分为较小的串再来进机械分词,从而减少匹配的错误率。另一种方法是将分词和词类标注结合起来,利用丰富的词类信息对分词决策提供帮助,并且在标注过程中又反过来对分词结果进行检验、调整,从而极大地提高切分的准确率。

    对于机械分词方法,可以建立一个一般的模型,在这方面有专业的学术论文,这里不做详细论述。

    2、基于理解的分词方法

    这种分词方法是通过让计算机模拟人对句子的理解,达到识别词的效果。其基本思想就是在分词的同时进行句法、语义分析,利用句法信息和语义信息来处理歧义现象。它通常包括三个部分:分词子系统、句法语义子系统、总控部分。在总控部分的协调下,分词子系统可以获得有关词、句子等的句法和语义信息来对分词歧义进行判断,即它模拟了人对句子的理解过程。这种分词方法需要使用大量的语言知识和信息。由于汉语语言知识的笼统、复杂性,难以将各种语言信息组织成机器可直接读取的形式,因此目前基于理解的分词系统还处在试验阶段。

    3、基于统计的分词方法

    从形式上看,词是稳定的字的组合,因此在上下文中,相邻的字同时出现的次数越多,就越有可能构成一个词。因此字与字相邻共现的频率或概率能够较好的反映成词的可信度。可以对语料中相邻共现的各个字的组合的频度进行统计,计算它们的互现信息。定义两个字的互现信息,计算两个汉字X、Y的相邻共现概率。互现信息体现了汉字之间结合关系的紧密程度。当紧密程度高于某一个阈值时,便可认为此字组可能构成了一个词。这种方法只需对语料中的字组频度进行统计,不需要切分词典,因而又叫做无词典分词法或统计取词方法。但这种方法也有一定的局限性,会经常抽出一些共现频度高、但并不是词的常用字组,例如“这一”、“之一”、“有的”、“我的”、“许多的”等,并且对常用词的识别精度差,时空开销大。实际应用的统计分词系统都要使用一部基本的分词词典(常用词词典)进行串匹配分词,同时使用统计方法识别一些新的词,即将串频统计和串匹配结合起来,既发挥匹配分词切分速度快、效率高的特点,又利用了无词典分词结合上下文识别生词、自动消除歧义的优点。

    到底哪种分词算法的准确度更高,目前并无定论。对于任何一个成熟的分词系统来说,不可能单独依靠某一种算法来实现,都需要综合不同的算法。笔者了解,海量科技的分词算法就采用“复方分词法”,所谓复方,相当于用中药中的复方概念,即用不同的药才综合起来去医治疾病,同样,对于中文词的识别,需要多种算法来处理不同的问题。

    分词中的难题

    有了成熟的分词算法,是否就能容易的解决中文分词的问题呢?事实远非如此。中文是一种十分复杂的语言,让计算机理解中文语言更是困难。在中文分词过程中,有两大难题一直没有完全突破。

    1、歧义识别

    歧义是指同样的一句话,可能有两种或者更多的切分方法。例如:表面的,因为“表面”和“面的”都是词,那么这个短语就可以分成“表面 的”和“表 面的”。这种称为交叉歧义。像这种交叉歧义十分常见,前面举的“和服”的例子,其实就是因为交叉歧义引起的错误。“化妆和服装”可以分成“化妆 和 服装”或者“化妆 和服 装”。由于没有人的知识去理解,计算机很难知道到底哪个方案正确。

    交叉歧义相对组合歧义来说是还算比较容易处理,组合歧义就必需根据整个句子来判断了。例如,在句子“这个门把手坏了”中,“把手”是个词,但在句子“请把手拿开”中,“把手”就不是一个词;在句子“将军任命了一名中将”中,“中将”是个词,但在句子“产量三年中将增长两倍”中,“中将”就不再是词。这些词计算机又如何去识别?

    如果交叉歧义和组合歧义计算机都能解决的话,在歧义中还有一个难题,是真歧义。真歧义意思是给出一句话,由人去判断也不知道哪个应该是词,哪个应该不是词。例如:“乒乓球拍卖完了”,可以切分成“乒乓 球拍 卖 完 了”、也可切分成“乒乓球 拍卖 完 了”,如果没有上下文其他的句子,恐怕谁也不知道“拍卖”在这里算不算一个词。

    2、新词识别

    新词,专业术语称为未登录词。也就是那些在字典中都没有收录过,但又确实能称为词的那些词。最典型的是人名,人可以很容易理解句子“王军虎去广州了”中,“王军虎”是个词,因为是一个人的名字,但要是让计算机去识别就困难了。如果把“王军虎”做为一个词收录到字典中去,全世界有那么多名字,而且每时每刻都有新增的人名,收录这些人名本身就是一项巨大的工程。即使这项工作可以完成,还是会存在问题,例如:在句子“王军虎头虎脑的”中,“王军虎”还能不能算词?

    新词中除了人名以外,还有机构名、地名、产品名、商标名、简称、省略语等都是很难处理的问题,而且这些又正好是人们经常使用的词,因此对于搜索引擎来说,分词系统中的新词识别十分重要。目前新词识别准确率已经成为评价一个分词系统好坏的重要标志之一。

    中文分词的应用

    目前在自然语言处理技术中,中文处理技术比西文处理技术要落后很大一段距离,许多西文的处理方法中文不能直接采用,就是因为中文必需有分词这道工序。中文分词是其他中文信息处理的基础,搜索引擎只是中文分词的一个应用。其他的比如机器翻译(MT)、语音合成、自动分类、自动摘要、自动校对等等,都需要用到分词。因为中文需要分词,可能会影响一些研究,但同时也为一些企业带来机会,因为国外的计算机处理技术要想进入中国市场,首先也是要解决中文分词问题。在中文研究方面,相比外国人来说,中国人有十分明显的优势。

    分词准确性对搜索引擎来说十分重要,但如果分词速度太慢,即使准确性再高,对于搜索引擎来说也是不可用的,因为搜索引擎需要处理数以亿计的网页,如果分词耗用的时间过长,会严重影响搜索引擎内容更新的速度。因此对于搜索引擎来说,分词的准确性和速度,二者都需要达到很高的要求。目前研究中文分词的大多是科研院校,清华、北大、中科院、北京语言学院、东北大学、IBM研究院、微软中国研究院等都有自己的研究队伍,而真正专业研究中文分词的商业公司除了海量科技以外,几乎没有了。科研院校研究的技术,大部分不能很快产品化,而一个专业公司的力量毕竟有限,看来中文分词技术要想更好的服务于更多的产品,还有很长一段路。

网络蜘蛛

   随着搜索经济的崛起,人们开始越加关注全球各大搜索引擎的性能、技术和日流量。作为企业,会根据搜索引擎的知名度以及日流量来选择是否要投放广告等;作为普通网民,会根据搜索引擎的性能和技术来选择自己欢的引擎查找资料;作为学者,会把有代表性的搜索引擎作为研究对象……

    而作为一个网站的经营者,其更关心的或许是如何通过网络载体让更多的网民知道自己的网站,进而获得更高的流量和知名度。这其中,搜索引擎已经成了一个重要的且是免费的宣传途径。一方面,搜索引擎会主动出击,寻找网络上的各种网页数据,并在后台按相关条件进行索引;另一方面,各大网站为了能让自己的内容更多的通过搜索引擎向网民展示,都开始对网站结构进行重大调整,其中包括扁平化结构设计、动态(网页)转静态(网页)、Sitemap等。

    这些看来不经意的举动都让我们切身感受到搜索引擎对我们网络使用方式的改变起到了重要作用。并且,正因为搜索引擎的兴起以及社会各界对其重视程度日渐高涨,还由此创造了一个全新的职位——SEO。实际上,搜索引擎经济的崛起,又一次向人们证明了网络所蕴藏的巨大商机。网络离开了搜索将只剩下空洞杂乱的数据,以及大量等待去费力挖掘的金矿。
   搜索引擎一直专注于提升用户的体验度,其用户体验度则反映在三个方面:准、全、快。用专业术语讲是:查准率、查全率和搜索速度(即搜索耗时)。其中最易达到的是搜索速度,因为对于搜索耗时在1秒以下的系统来说,访问者很难辨别其快慢了,更何况还有网络速度的影响。因此,对搜索引擎的评价就集中在了前两者:准、全。中文搜索引擎的“准”,需要保证搜索的前几十条结果都和搜索词十分相关,这需由“分词技术”和“排序技术”来决定(参考作者相关文章[1][2]);中文搜索引擎的“全”则需保证不遗漏某些重要的结果,而且能找到最新的网页,这需要搜索引擎有一个强大的网页收集器,一般称为“网络蜘蛛”,也有叫“网页机器人”。
    研究搜索引擎技术的文章不少,但大部分讨论的是如何评价网页的重要性,对于网络蜘蛛研究的文章不多。网络蜘蛛技术并不是一项十分高深的技术,但要做一个强大的网络蜘蛛,却非易事。在目前磁盘容量已经不是瓶颈的时候,搜索引擎一直在扩大自己的网页数量。最大的搜索引擎Google(http://www.google.com)从2002年的10亿网页增加到现在近40亿网页;最近雅虎搜索引擎(http://search.yahoo.com/)号称收录了45亿个网页;国内的中文搜索引擎百度(http://www.baidu.com)的中文页面从两年前的七千万页增加到了现在的两亿多。据估计,整个互联网的网页数达到100多亿,而且每年还在快速增长。因此一个优秀的搜索引擎,需要不断的优化网络蜘蛛的算法,提升其性能。
    或许有些人有疑问,为何搜索引擎需要用网络蜘蛛抓取网站所有的网页,为什么不在搜索者输入关键词后只把那些需要的结果抓取过来?这实际上是效率问题,搜索引擎不可能在搜索时实时去检查每个网页,而是需要把网页先抓取下来,按照关键词建立好索引,每次搜索的结果都会直接从搜索引擎建立好索引的数据库中查找,然后把结果返回给访问者。关于搜索引擎系统架构方面的知识,参考文献[3],本文主要介绍网络蜘蛛的相关技术。
 
    网络蜘蛛基本原理
    网络蜘蛛即Web Spider,是一个很形象的名字。把互联网比喻成一个蜘蛛网,那么Spider就是在网上爬来爬去的蜘蛛。网络蜘蛛是通过网页的链接地址来寻找网页,从网站某一个页面(通常是首页)开始,读取网页的内容,找到在网页中的其它链接地址,然后通过这些链接地址寻找下一个网页,这样一直循环下去,直到把这个网站所有的网页都抓取完为止。如果把整个互联网当成一个网站,那么网络蜘蛛就可以用这个原理把互联网上所有的网页都抓取下来。
    对于搜索引擎来说,要抓取互联网上所有的网页几乎是不可能的,从目前公布的数据来看,容量最大的搜索引擎也不过是抓取了整个网页数量的百分之四十左右。这其中的原因一方面是抓取技术的瓶颈,无法遍历所有的网页,有许多网页无法从其它网页的链接中找到;另一个原因是存储技术和处理技术的问题,如果按照每个页面的平均大小为20K计算(包含图片),100亿网页的容量是100×2000G字节,即使能够存储,下载也存在问题(按照一台机器每秒下载20K计算,需要340台机器不停的下载一年时间,才能把所有网页下载完毕)。同时,由于数据量太大,在提供搜索时也会有效率方面的影响。因此,许多搜索引擎的网络蜘蛛只是抓取那些重要的网页,而在抓取的时候评价重要性主要的依据是某个网页的链接深度。
    在抓取网页的时候,网络蜘蛛一般有两种策略:广度优先和深度优先(如下图所示)。广度优先是指网络蜘蛛会先抓取起始网页中链接的所有网页,然后再选择其中的一个链接网页,继续抓取在此网页中链接的所有网页。这是最常用的方式,因为这个方法可以让网络蜘蛛并行处理,提高其抓取速度。深度优先是指网络蜘蛛会从起始页开始,一个链接一个链接跟踪下去,处理完这条线路之后再转入下一个起始页,继续跟踪链接。这个方法有个优点是网络蜘蛛在设计的时候比较容易。两种策略的区别,下图的说明会更加明确。
   由于不可能抓取所有的网页,有些网络蜘蛛对一些不太重要的网站,设置了访问的层数。例如,在上图中,A为起始网页,属于0层,B、C、D、E、F属于第1层,G、H属于第2层,I属于第3层。如果网络蜘蛛设置的访问层数为2的话,网页I是不会被访问到的。这也让有些网站上一部分网页能够在搜索引擎上搜索到,另外一部分不能被搜索到。对于网站设计者来说,扁平化的网站结构设计有助于搜索引擎抓取其更多的网页。

    网络蜘蛛在访问网站网页的时候,经常会遇到加密数据和网页权限的问题,有些网页是需要会员权限才能访问。当然,网站的所有者可以通过协议让网络蜘蛛不去抓取(下小节会介绍),但对于一些出售报告的网站,他们希望搜索引擎能搜索到他们的报告,但又不能完全免费的让搜索者查看,这样就需要给网络蜘蛛提供相应的用户名和密码。网络蜘蛛可以通过所给的权限对这些网页进行网页抓取,从而提供搜索。而当搜索者点击查看该网页的时候,同样需要搜索者提供相应的权限验证。
    网站与网络蜘蛛
    网络蜘蛛需要抓取网页,不同于一般的访问,如果控制不好,则会引起网站服务器负担过重。今年4月,淘宝网(http://www.taobao.com)就因为雅虎搜索引擎的网络蜘蛛抓取其数据引起淘宝网服务器的不稳定。网站是否就无法和网络蜘蛛交流呢?其实不然,有多种方法可以让网站和网络蜘蛛进行交流。一方面让网站管理员了解网络蜘蛛都来自哪儿,做了些什么,另一方面也告诉网络蜘蛛哪些网页不应该抓取,哪些网页应该更新。
    每个网络蜘蛛都有自己的名字,在抓取网页的时候,都会向网站标明自己的身份。网络蜘蛛在抓取网页的时候会发送一个请求,这个请求中就有一个字段为User-agent,用于标识此网络蜘蛛的身份。例如Google网络蜘蛛的标识为GoogleBot,Baidu网络蜘蛛的标识为BaiDuSpider,Yahoo网络蜘蛛的标识为Inktomi Slurp。如果在网站上有访问日志记录,网站管理员就能知道,哪些搜索引擎的网络蜘蛛过来过,什么时候过来的,以及读了多少数据等等。如果网站管理员发现某个蜘蛛有问题,就通过其标识来和其所有者联系。下面是博客中国(http://www.blogchina.com)2004年5月15日的搜索引擎访问日志:
    网络蜘蛛进入一个网站,一般会访问一个特殊的文本文件Robots.txt,这个文件一般放在网站服务器的根目录下,如:http://www.blogchina.com/robots.txt。网站管理员可以通过robots.txt来定义哪些目录网络蜘蛛不能访问,或者哪些目录对于某些特定的网络蜘蛛不能访问。例如有些网站的可执行文件目录和临时文件目录不希望被搜索引擎搜索到,那么网站管理员就可以把这些目录定义为拒绝访问目录。Robots.txt语法很简单,例如如果对目录没有任何限制,可以用以下两行来描述:
    User-agent:  *
    Disallow:
    当然,Robots.txt只是一个协议,如果网络蜘蛛的设计者不遵循这个协议,网站管理员也无法阻止网络蜘蛛对于某些页面的访问,但一般的网络蜘蛛都会遵循这些协议,而且网站管理员还可以通过其它方式来拒绝网络蜘蛛对某些网页的抓取。
    网络蜘蛛在下载网页的时候,会去识别网页的HTML代码,在其代码的部分,会有META标识。通过这些标识,可以告诉网络蜘蛛本网页是否需要被抓取,还可以告诉网络蜘蛛本网页中的链接是否需要被继续跟踪。例如: 表示本网页不需要被抓取,但是网页内的链接需要被跟踪。
    关于Robots.txt的语法和META Tag语法,有兴趣的读者查看文献[4]
    现在一般的网站都希望搜索引擎能更全面的抓取自己网站的网页,因为这样可以让更多的访问者能通过搜索引擎找到此网站。为了让本网站的网页更全面被抓取到,网站管理员可以建立一个网站地图,即Site Map。许多网络蜘蛛会把sitemap.htm文件作为一个网站网页爬取的入口,网站管理员可以把网站内部所有网页的链接放在这个文件里面,那么网络蜘蛛可以很方便的把整个网站抓取下来,避免遗漏某些网页,也会减小对网站服务器的负担。
    内容提取
    搜索引擎建立网页索引,处理的对象是文本文件。对于网络蜘蛛来说,抓取下来网页包括各种格式,包括html、图片、doc、pdf、多媒体、动态网页及其它格式等。这些文件抓取下来后,需要把这些文件中的文本信息提取出来。准确提取这些文档的信息,一方面对搜索引擎的搜索准确性有重要作用,另一方面对于网络蜘蛛正确跟踪其它链接有一定影响。
    对于doc、pdf等文档,这种由专业厂商提供的软件生成的文档,厂商都会提供相应的文本提取接口。网络蜘蛛只需要调用这些插件的接口,就可以轻松的提取文档中的文本信息和文件其它相关的信息。
    HTML等文档不一样,HTML有一套自己的语法,通过不同的命令标识符来表示不同的字体、颜色、位置等版式,如:、、等,提取文本信息时需要把这些标识符都过滤掉。过滤标识符并非难事,因为这些标识符都有一定的规则,只要按照不同的标识符取得相应的信息即可。但在识别这些信息的时候,需要同步记录许多版式信息,例如文字的字体大小、是否是标题、是否是加粗显示、是否是页面的关键词等,这些信息有助于计算单词在网页中的重要程度。同时,对于HTML网页来说,除了标题和正文以外,会有许多广告链接以及公共的频道链接,这些链接和文本正文一点关系也没有,在提取网页内容的时候,也需要过滤这些无用的链接。例如某个网站有“产品介绍”频道,因为导航条在网站内每个网页都有,若不过滤导航条链接,在搜索“产品介绍”的时候,则网站内每个网页都会搜索到,无疑会带来大量垃圾信息。过滤这些无效链接需要统计大量的网页结构规律,抽取一些共性,统一过滤;对于一些重要而结果特殊的网站,还需要个别处理。这就需要网络蜘蛛的设计有一定的扩展性。

排序技术

随着“眼球经济”席卷互联网,成千上万的资金迅速流向最能吸引浏览着眼球的搜索引擎市场。有大量调查显示搜索引擎市场正处在高速发展时期,成为了未来几年内最具发展潜力的产业之一。随着Google、百度、中国搜索等各具特色的搜索引擎逐渐成为人们最常用的网络工具,企业对搜索引擎的注意力也从“观察”升级为“动武”。

    随着市场容量和使用者人数的不断激增,如何完善搜索功能使之更加公平、公开、标准和人性化也就随之成为了一个备受关注的话题。但是有一个矛盾体在这其中不断的显现出来:收费可以为搜索引擎公司带来利润,但同时会降低访问者的体验满意度。如何权衡金钱和用户需求之间的天平呢?

Google成功的秘密

    到2004年为止,Google(http://www.google.com)已经连续两年被评为全球第一品牌,Google成立仅五年时间,最初只是两个斯坦福大学学生的研究项目。这不能不说是一个奇迹,就像比尔•盖茨创制奇迹一样。比尔•盖茨能创造奇迹,是因为他看准了个人计算机软件市场的趋势,所以创建的公司叫Microsoft(微软):Micro(小)Soft(软件)。那么Google呢?在Google出来之前已经有一些很有成就的搜索引擎公司,其实力也很强,看来不只是Google看见了搜索的趋势。Google究竟成功的秘密在哪儿?

    Google的成功有许多因素,最重要的是Google对搜索结果的排序比其它搜索引擎都要好。Google保证让绝大部分用搜索的人,都能在搜索结果的第一页找到他想要的结果。客户得到了满足,下一次还过来,而且会向其他人介绍,这一来一往,使用的人就多了。所以Google在没有做任何广告的前提下,让自己成为了全球最大的品牌。Google究竟采用了哪种排序技术?PageRank,即网页级别。

    Google有一个创始人叫Larry Page,据说PageRank的专利是他申请的,于是依据他的名字就有了Page Rank。国内也有一家很成功的搜索引擎公司,叫百度(http://www.baidu.com)。百度的创始人李彦宏说,早在1996年他就申请了名为超链分析的专利,PageRank的原理和超链分析的原理是一样的,而且PageRank目前还在Paten-pending(专利申请中)。言下之意是这里面存在专利所有权的问题。这里不讨论专利所有权,只是从中可看出,成功搜索引擎的排序技术,就其原理上来说都差不多,那就是链接分析。超链分析和PageRank都属于链接分析。

    链接分析到底为何物?由于李彦宏的超链分析没有具体的介绍,笔者唯一看过的就是在美国专利局网站上关于李彦宏的专利介绍。PageRank的介绍倒是不少,而且目前Google毕竟是全球最大的搜索引擎,这里以PageRank为代表,详细介绍链接分析的原理。

    PageRank揭密

    PageRank的原理类似于科技论文中的引用机制:谁的论文被引用次数多,谁就是权威。说的更白话一点:张三在谈话中提到了张曼玉,李四在谈话中也提到张曼玉,王五在谈话中还提到张曼玉,这就说明张曼玉一定是很有名的人。在互联网上,链接就相当于“引用”,在B网页中链接了A,相当于B在谈话时提到了A,如果在C、D、E、F中都链接了A,那么说明A网页是最重要的,A网页的PageRank值也就最高。

    如何计算PageRank值有一个简单的公式

    其中:系数为一个大于0,小于1的数。一般设置为0.85。网页1、网页2至网页N表示所有链接指向A的网页。

    由以上公式可以看出三点

    1、链接指向A的网页越多,A的级别越高。即A的级别和指向A的网页个数成正比,在公式中表示,N越大, A的级别越高;

    2、链接指向A的网页,其网页级别越高, A的级别也越高。即A的级别和指向A的网页自己的网页级别成正比,在公式中表示,网页N级别越高, A的级别也越高;

    3、链接指向A的网页,其链出的个数越多,A的级别越低。即A的级别和指向A的网页自己的网页链出个数成反比,在公式中现实,网页N链出个数越多,A的级别越低。

    每个网页有一个PageRank值,这样形成一个巨大的方程组,对这个方程组求解,就能得到每个网页的PageRank值。互联网上有上百亿个网页,那么这个方程组就有上百亿个未知数,这个方程虽然是有解,但计算毕竟太复杂了,不可能把这所有的页面放在一起去求解的。对具体的计算方法有兴趣的朋友可以去参考一些数值计算方面的书。

    总之,PageRank有效地利用了互联网所拥有的庞大链接构造的特性。 从网页A导向网页B的链接,用Google创始人的话讲,是页面A对页面B的支持投票,Google根据这个投票数来判断页面的重要性,但Google除了看投票数(链接数)以外,对投票者(链接的页面)也进行分析。「重要性」高的页面所投的票的评价会更高,因为接受这个投票页面会被理解为「重要的物品」。从新浪、雅虎、微软的首页都有我网页的三个链接的话,可能比我在其他网站找三十个链接还强。如果还有人不理解这个原理,就去想想有句成语叫:三人成虎。如果有三个人都说北京大街上有老虎,那么许多人会认为有老虎,如果这三个人都是国家领导人的话,那么所有人都会认为北京大街上有老虎。

    每个网页都会有PageRank值,如果大家想知道自己网站的网页PageRank值是多少,最简单的办法就是下载一个Google的免费工具栏(http://toolbar.google.com/),

    每当你打开一个网页,都可以很清楚的看见此网页的PageRank值。当然这个值是一个大概数字。

    据Google技术负责人介绍,Google除了用PageRank衡量网页的重要程度以外,还有其它上百种因素来参与排序。其它搜索引擎也是如此,不可能按照某一种规则来进行搜索结果的排序。

    其他方法

    HillTop算法:

    HillTop同样是一项搜索引擎结果排序的专利,是Google的一个工程师Bharat在2001年获得的专利。Google的排序规则经常在变化,但变化最大的一次也就是基于HillTop算法进行了优化。HillTop究竟原理如何,值得Google如此青睐?

    其实HillTop算法的指导思想和PageRank的是一致的,都是通过网页被链接的数量和质量来确定搜索结果的排序权重。但HillTop认为只计算来自具有相同主题的相关文档链接对于搜索者的价值会更大:即主题相关网页之间的链接对于权重计算的贡献比主题不相关的链接价值要更高。如果网站是介绍“服装”的,有10个链接都是从“服装”相关的网站链接过来,那这10个链接比另外10个从“电器”相关网站链接过来的贡献要大。Bharat称这种对主题有影响的文档为“专家”文档,从这些专家文档页面到目标文档的链接决定了被链接网页“权重得分”的主要部分。

    与PageRank结合HillTop算法确定网页与搜索关键词的匹配程度的基本排序过程取代了过份依靠PageRank的值去寻找那些权威页面的方法。这对于两个具有同样主题而且PR相近的网页排序过程中,HillTop算法就显得非常的重要了。HillTop同时也避免了许多想通过增加许多无效链接来提高网页PageRank值的做弊方法。

    锚文本(Anchor Text)

    锚文本名字听起来难以理解,实际上锚文本就是链接文本。例如,在个人网站上把中央电视台(www.cctv.com)做为新闻频道的链接,访问者通过点击网站上的“新闻频道”就能进入http://www.cctv.com网站,那么“新闻频道”就是中央电视台网站首页的锚文本。

    锚文本可以做为锚文本所在的页面的内容的评估。正常来讲,页面中增加的链接都会和页面本身的内容有一定的关系。服装的行业网站上会增加一些同行网站的链接或者一些做服装的知名企业的链接;另一方面,锚文本能做为对所指向页面的评估。锚文本能精确的描述所指向页面的内容,个人网站上增加Google的链接,锚文本为“搜索引擎”。这样通过锚文本本身就能知道,Google是搜索引擎。

    锚文本对搜索引擎起的作用还表现为可以收集一些搜索引擎不能索引的文件。例如,网站上增加了一张张曼玉的照片,格式为jpg文件,搜索引擎目前很难索引(一般只处理文本)。若这张照片链接的锚文本为“张曼玉的照片”,那么搜索引擎就能识别这张图片是张曼玉的照片,以后访问者搜索“张曼玉”的时候,这张图片就能被搜索到。

    由此可见,在网页设计中选择合适的锚文本,会让所在网页和所指向网页的重要程度有所提升。

    页面版式

    每个网页都有版式,包括标题、字体、标签等等。搜索引擎也会利用这些版式来识别搜索词与页面内容的相关程度。以静态的html格式的网页为例,搜索引擎通过网络蜘蛛把网页抓取下来后,需要提取里面的正文内容,过滤其他html代码。在提取内容的时候,搜索引擎就可以记录所有版式信息,包括:哪些词是在标题中出现,哪些词是在正文中出现,哪些词的字体比其他的字体大,哪些词是加粗过,哪些词是用KeyWord标识过的等等。这样在搜索结果中就可以根据这些信息来确定所搜索的结果和搜索词的相关程度。例如搜索“毛泽东”,假如有两个结果,一篇文章标题是《毛泽东的一生》,另一篇文章的标题是《江青的一生》但内容有提到毛泽东,这时搜索引擎会认为前者比较重要,因为“毛泽东”在标题里出现了。

    因此,合理的利用网页的页面版式,会提升网页在搜索结果页的排序位置。

    收费排名

    应该说收费排名并不属于排序技术(这里指的收费排名也包括竞价排名),而是一种搜索引擎的赢利模式。但收费排名已经最直接的影响到了搜索引擎的排序,在此也略做说明。

    用户可以购买某个关键词的排名,只要向搜索引擎公司交纳一定的费用,就可以让用户的网站排在搜索结果的前几位,按照不同关键词、不同位置、时间长短来定义价格。价格从几千元到几十万元不等(像“***”在3721上的排名费用大多是几十万)。

    收费排名一方面给搜索引擎公司带来收益,一方面给企业带来访问量,另外对访问者也有一定好处。因为访问者想找“西服”,企业想卖“西服”,于是出钱让访问者能找到他,这样,买家和卖家能马上见面。但收费排名给访问者带来更多的却是不真实,结果排序已经失去了公正性,有时候还带来大量垃圾。在百度搜索引擎上搜索“星球”,排在第一位的是一家做石墨的公司,排在第二位的居然是“想找星球?上易趣吧!”(见下图)。真有些让访问者哭笑不得。

    当然,对于企业来说,收费排名是提升网站在搜索引擎中排名的最直接和最简单的办法。如今,如何提升网页在搜索引擎中的排序,已经形成了一门职业,叫SEO(Search Engine Optimization),即搜索引擎优化。SEO是针对搜索引擎排序的技术,通过修改网页(或者网站)结构和主动增加网站链接等方法来让搜索引擎认为这些网页是很重要的,从而提升网页在搜索引擎结果中的排序。

    排序技术的发展趋势

    各种搜索引擎的技术改进和优化,都直接反应到搜索结果的排序上。许多搜索引擎都在进一步研究新的排序方法,来提升客户的满意度。专业人士认为,目前的搜索引擎排序算法上还存在两大不足。

    一、没有真正解决相关性。相关性是指搜索词和页面的相关程度。仅仅通过链接、字体、位置等表面特征,不能真正判断搜索词和文章的相关性,更何况许多时候这些特征不会都同时存在。这也是许多对搜索引擎做弊方法能有效的原因。另外,有些文章中没有出现搜索词,但说的就是和搜索词十分相关的内容,例如搜索“恐怖分子”,但有网页是介绍本拉登的一些破坏行动,文中没有出现“恐怖分子”的子眼,搜索引擎就无法搜索到该网页。表面特征只能治标,不能治本。治本的方法应该是增加语意理解,例如主题词和关键词的提取,从语意上分析,得出搜索词和网页的相关程度,分析的越准,效果就会越好。

    二、搜索结果的单一化。在搜索引擎上,任何人搜索同一个词的结果都是一样。这样明显不能满足访问者。科学家搜索“星球”,可能是希望了解星球的知识,但普通人可能是想找“星球大战”电影,但搜索引擎所给的都是一样的结果。如何满足这些不同类型的访问者,需要对搜索结果的个性化。国外vivisimo公司(http://www.vivisimo.com)就是想解决这个问题,他们采用对搜索结果自动聚类的办法来满足不同类型客户的需要。搜索结果排序如果要实现从单一化到个性化,vivisimo已经迈出了一步,但最理想的结果应该是针对每个访问者,排序结果直接和他们的搜索习惯和意愿有关。搜索“体育”,对喜欢足球的人应该把足球的相关结果排在前面,对喜欢篮球的人应该把篮球的相关结果排在前面。

    搜索引擎的排序技术应该也会朝着解决这两个不足的方向发展:语意相关性和排序个性化。前者需要完善的自然语言处理技术,后者需要记录庞大访问者信息和复杂的计算,要达到其中任何一个的要求均非易事,如何解决这些难题,任务落在了科学家和工程师们的肩上,哪个搜索引擎解决了这些问题,她可能会称为下一个搜索世界的霸主。

    对于多媒体、图片等文件,一般是通过链接的锚文本(即,链接文本)和相关的文件注释来判断这些文件的内容。例如有一个链接文字为“张曼玉照片”,其链接指向一张bmp格式的图片,那么网络蜘蛛就知道这张图片的内容是“张曼玉的照片”。这样,在搜索“张曼玉”和“照片”的时候都能让搜索引擎找到这张图片。另外,许多多媒体文件中有文件属性,考虑这些属性也可以更好的了解文件的内容。
    动态网页一直是网络蜘蛛面临的难题。所谓动态网页,是相对于静态网页而言,是由程序自动生成的页面,这样的好处是可以快速统一更改网页风格,也可以减少网页所占服务器的空间,但同样给网络蜘蛛的抓取带来一些麻烦。由于开发语言不断的增多,动态网页的类型也越来越多,如:asp、jsp、php等。这些类型的网页对于网络蜘蛛来说,可能还稍微容易一些。网络蜘蛛比较难于处理的是一些脚本语言(如VBScript和JavaScript)生成的网页,如果要完善的处理好这些网页,网络蜘蛛需要有自己的脚本解释程序。对于许多数据是放在数据库的网站,需要通过本网站的数据库搜索才能获得信息,这些给网络蜘蛛的抓取带来很大的困难。对于这类网站,如果网站设计者希望这些数据能被搜索引擎搜索,则需要提供一种可以遍历整个数据库内容的方法。
    对于网页内容的提取,一直是网络蜘蛛中重要的技术。整个系统一般采用插件的形式,通过一个插件管理服务程序,遇到不同格式的网页采用不同的插件处理。这种方式的好处在于扩充性好,以后每发现一种新的类型,就可以把其处理方式做成一个插件补充到插件管理服务程序之中。
    更新周期
    由于网站的内容经常在变化,因此网络蜘蛛也需不断的更新其抓取网页的内容,这就需要网络蜘蛛按照一定的周期去扫描网站,查看哪些页面是需要更新的页面,哪些页面是新增页面,哪些页面是已经过期的死链接。
    搜索引擎的更新周期对搜索引擎搜索的查全率有很大影响。如果更新周期太长,则总会有一部分新生成的网页搜索不到;周期过短,技术实现会有一定难度,而且会对带宽、服务器的资源都有浪费。搜索引擎的网络蜘蛛并不是所有的网站都采用同一个周期进行更新,对于一些重要的更新量大的网站,更新的周期短,如有些新闻网站,几个小时就更新一次;相反对于一些不重要的网站,更新的周期就长,可能一两个月才更新一次。
    一般来说,网络蜘蛛在更新网站内容的时候,不用把网站网页重新抓取一遍,对于大部分的网页,只需要判断网页的属性(主要是日期),把得到的属性和上次抓取的属性相比较,如果一样则不用更新。
    结论
    本文主要讨论了网络蜘蛛相关的技术要点,如果要设计好的网络蜘蛛,需要了解更多的技术细节,可以参考文献[5]。
    网络蜘蛛在搜索引擎中占有重要位置,对搜索引擎的查全、查准都有影响,决定了搜索引擎数据容量的大小,而且网络蜘蛛的好坏直接影响搜索结果页中的死链接(即链接所指向的网页已经不存在)的个数。目前如何发现更多的网页、如何正确提取网页内容、如果下载动态网页、如何提供抓取速度、如何识别网站内内容相同的网页等都是网络蜘蛛需要进一步改进的问题。
    更多参考
    说明:由于以下参考文献不是以论文的形式发表在某些杂志上,故没有表面出处,大家可以在Google或者Baidu搜索引擎上通过搜索文章标题得到相关文章的下载链接。
 
    [1] 中文搜索引擎技术揭密:中文分词。作者Winter,2004。
    [2] 中文搜索引擎技术揭密:排序技术。作者Winter,2004。
    [3] 中文搜索引擎技术揭密:系统架构。作者Winter,2004。
    [4] Robots & Spiders & Crawlers: How web and intranet search engines follow links to build indexes. Author: Avi Rapports.2001.
    [5] Guidelines for Robot Writers. Author: Martijn Koster, 1993.

注:以上资料转自e800.com.cn

 

 

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