SlideShare a Scribd company logo
1 of 25
Download to read offline
Chapter 19:  Information Retrieval




            Database System Concepts
            ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
       See www.db­book.com for conditions on re­use    <number>
Chapter 19: Information Retrieval


                s Relevance Ranking Using Terms
                s Relevance Using Hyperlinks
                s Synonyms., Homonyms, and Ontologies
                s Indexing of Documents
                s Measuring Retrieval Effectiveness
                s Web Search Engines
                s Information Retrieval and Structured Data
                s Directories




Database System Concepts ­ 5th Edition, Sep 2, 2005   19.<number>   ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
Information Retrieval Systems
          s Information retrieval (IR) systems use a simpler data model than 
                database systems
                 q    Information organized as a collection of documents
                 q    Documents are unstructured, no schema
          s Information retrieval locates relevant documents, on the basis of user 
                input such as keywords or example documents
                 q    e.g., find documents containing the words “database systems”
          s Can be used even on textual descriptions provided with non­textual 
                data such as images
          s Web search engines are the most familiar example of IR systems




Database System Concepts ­ 5th Edition, Sep 2, 2005   19.<number>          ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
Information Retrieval Systems (Cont.)
             s Differences from database systems
                    q    IR systems don’t deal with transactional updates (including 
                         concurrency control and recovery)
                    q    Database systems deal with structured data, with schemas that 
                         define the data organization
                    q    IR systems deal with some querying issues not generally 
                         addressed by database systems
                              Approximate searching by keywords
                              Ranking of retrieved answers by estimated degree of relevance




Database System Concepts ­ 5th Edition, Sep 2, 2005   19.<number>            ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
Keyword Search
             s    In full text retrieval, all the words in each document are considered to be 
                  keywords. 
                    q    We use the word term to refer to the words in a document
             s    Information­retrieval systems typically allow query expressions formed using 
                  keywords and the logical connectives and, or, and not
                    q    Ands are implicit, even if not explicitly specified
             s    Ranking of documents on the basis of estimated relevance to a query is critical
                    q    Relevance ranking is based on factors such as
                              Term frequency
                                 – Frequency of occurrence of query keyword in document
                              Inverse document frequency
                                – How many documents the query keyword occurs in 
                                   » Fewer  give more importance to keyword
                              Hyperlinks to documents
                                – More links to a document  document is more important




Database System Concepts ­ 5th Edition, Sep 2, 2005      19.<number>              ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
Relevance Ranking Using Terms
             s TF­IDF (Term frequency/Inverse Document frequency) ranking:
                    q    Let n(d) = number of terms in the document d
                    q    n(d, t) = number of occurrences of term t in the document d.
                    q    Relevance of a document d to a term t 

                                                           n(d, t)
                                    TF (d, t) = log    1 +
                                                            n(d)
                              The log factor is to avoid excessive weight to frequent terms
                    q    Relevance of document to query Q


                                     r (d, Q) = ∑ TF (d, t)
                                                t∈Q n(t)




Database System Concepts ­ 5th Edition, Sep 2, 2005   19.<number>              ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
Relevance Ranking Using Terms (Cont.)
             s Most systems add to the above model
                    q    Words that occur in title, author list, section headings, etc. are 
                         given greater importance
                    q    Words whose first occurrence is late in the document are given 
                         lower importance
                    q    Very common words such as “a”, “an”, “the”, “it” etc are eliminated
                              Called stop words
                    q    Proximity: if keywords in query occur close together in the 
                         document, the document has higher importance than if they occur 
                         far apart
             s Documents are returned in decreasing order of relevance score
                    q    Usually only top few documents are returned, not all




Database System Concepts ­ 5th Edition, Sep 2, 2005   19.<number>               ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
Similarity Based Retrieval
             s Similarity based retrieval ­ retrieve documents similar to a given 
                  document
                    q    Similarity may be defined on the basis of common words
                              E.g. find k terms in A with highest TF (d, t ) / n (t ) and use 
                               these terms to find relevance of other documents.
             s Relevance feedback: Similarity can be used to refine answer set to 
                  keyword query
                    q    User selects a few relevant documents from those retrieved by 
                         keyword query, and system finds other documents similar to these
             s Vector space model: define an n­dimensional space, where n is the 
                  number of words in the document set.
                    q    Vector for document d goes from origin to a point whose i th 
                         coordinate is TF (d,t ) / n (t )
                    q    The cosine of the angle between the vectors of two documents is 
                         used as a measure of their similarity.




Database System Concepts ­ 5th Edition, Sep 2, 2005     19.<number>                ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
Relevance Using Hyperlinks
        s Number of documents relevant to a query can be enormous if only term 
             frequencies are taken into account
        s Using term frequencies makes “spamming” easy
                         E.g. a travel agency can add many occurrences of the words 
                          “travel” to its page to make its rank very high
        s Most of the time people are looking for pages from popular sites
        s Idea: use popularity of Web site (e.g. how many people visit it) to rank 
             site pages that match given keywords
        s Problem: hard to find actual popularity of site
               q    Solution: next slide




Database System Concepts ­ 5th Edition, Sep 2, 2005   19.<number>          ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
Relevance Using Hyperlinks (Cont.)
      s Solution: use number of hyperlinks to a site as a measure of the popularity or 
            prestige of the site
              q   Count only one hyperlink from each site (why? ­ see previous slide)
              q   Popularity measure is for site, not for individual page
                       But, most hyperlinks are to root of site
                       Also, concept of “site” difficult to define since a URL prefix like 
                        cs.yale.edu contains many unrelated pages of varying popularity
      s Refinements
              q   When computing prestige based on links to a site, give more weight to 
                  links from sites that themselves have higher prestige
                       Definition is circular
                       Set up and solve system of simultaneous linear equations
              q   Above idea is basis of the Google PageRank ranking mechanism




Database System Concepts ­ 5th Edition, Sep 2, 2005   19.<number>              ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
Relevance Using Hyperlinks (Cont.)
         s Connections to social networking theories that ranked prestige of people
                q    E.g. the president of the U.S.A has a high prestige since many people 
                     know him
                q    Someone known by multiple prestigious people has high prestige
         s Hub and authority based ranking
                q    A hub is a page that stores links to many pages (on a topic)
                q    An authority is a page that contains actual information on a topic
                q    Each page gets a hub prestige based on prestige of authorities that 
                     it points to
                q    Each page gets an authority prestige based on prestige of hubs that 
                     point to it 
                q    Again, prestige definitions are cyclic, and can be got by 
                     solving linear equations
                q    Use authority prestige when ranking answers to a query



Database System Concepts ­ 5th Edition, Sep 2, 2005   19.<number>            ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
Synonyms and Homonyms
        s Synonyms
               q    E.g.  document: “motorcycle repair”, query: “motorcycle maintenance”
                         need to realize that “maintenance” and “repair” are synonyms
               q    System can extend query as “motorcycle and (repair or maintenance)”
        s Homonyms
               q    E.g. “object” has different meanings as noun/verb
               q    Can disambiguate meanings (to some extent) from the context
        s Extending queries automatically using synonyms can be problematic
               q    Need to understand intended meaning in order to infer synonyms
                         Or verify synonyms with user
               q    Synonyms may have other meanings as well




Database System Concepts ­ 5th Edition, Sep 2, 2005   19.<number>           ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
Concept­Based Querying
             s Approach
                    q    For each word, determine the concept it represents from context
                    q    Use one or more ontologies:
                              Hierarchical structure showing relationship between concepts
                              E.g.: the ISA relationship that we saw in the E­R model
             s This approach can be used to standardize terminology in a specific 
                  field
             s Ontologies can link multiple languages
             s Foundation of the Semantic Web (not covered here)




Database System Concepts ­ 5th Edition, Sep 2, 2005   19.<number>              ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
Indexing of Documents
         s An inverted index maps each keyword Ki to a set of documents Si that 
              contain the keyword
                q    Documents identified by identifiers
         s Inverted index may record 
                q    Keyword locations within document to allow proximity based ranking
              Counts of number of occurrences of keyword to compute TF
                q

         s and operation: Finds documents that contain all of K1, K2, ..., Kn.
                q    Intersection S1∩ S2 ∩..... ∩ Sn
         s or operation: documents that contain at least one of  K1, K2, …, Kn
                q    union, S1∩ S2 ∩..... ∩ Sn,.
         s Each S  is kept sorted to allow efficient intersection/union by merging 
                 i
                q    “not” can also be efficiently implemented by merging of sorted lists




Database System Concepts ­ 5th Edition, Sep 2, 2005   19.<number>           ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
Measuring Retrieval Effectiveness
             s Information­retrieval systems save space by using index structures 
                   that support only approximate retrieval. May result in:
                     q   false negative (false drop) ­ some relevant documents may not 
                         be retrieved.
                     q   false positive ­ some irrelevant documents may be retrieved.
                     q   For many applications a good index should not permit any false 
                         drops, but may permit a few false positives.
             s Relevant performance metrics:
                     q   precision ­ what percentage of the retrieved documents are 
                         relevant to the query.
                     q   recall  ­ what percentage of the documents relevant to the query  
                         were retrieved.




Database System Concepts ­ 5th Edition, Sep 2, 2005   19.<number>            ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
Measuring Retrieval Effectiveness (Cont.)
      s Recall vs. precision tradeoff:
                       Can increase recall by retrieving many documents (down to a low 
                        level of relevance ranking), but many irrelevant documents would be 
                        fetched, reducing precision
      s Measures of retrieval effectiveness:  
              q   Recall as a function of number of documents fetched, or
              q   Precision as a function of recall 
                       Equivalently, as a function of number of documents fetched
              q   E.g. “precision of 75% at recall of 50%, and 60% at a recall of 75%”
      s Problem: which documents are actually relevant, and which are not




Database System Concepts ­ 5th Edition, Sep 2, 2005   19.<number>          ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
Web Search Engines
             s Web crawlers are programs that locate and gather information on the 
                  Web
                    q    Recursively follow hyperlinks present in known documents, to find 
                         other documents
                              Starting from a seed set of documents
                    q    Fetched documents
                              Handed over to an indexing system
                              Can be discarded after indexing, or store as a cached copy
             s Crawling the entire Web would take a very large amount of time
                    q    Search engines typically cover only a part of the Web, not all of it
                    q    Take months to perform a single crawl




Database System Concepts ­ 5th Edition, Sep 2, 2005   19.<number>              ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
Web Crawling (Cont.)
             s Crawling is done by multiple processes on multiple machines, running 
                  in parallel
                    q    Set of links to be crawled stored in a database
                    q    New links found in crawled pages added to this set, to be crawled 
                         later
             s Indexing process also runs on multiple machines
                    q    Creates a new copy of index instead of modifying old index
                    q    Old index is used to answer queries
                    q    After a crawl is “completed” new index becomes “old” index
             s Multiple machines used to answer queries
                    q    Indices may be kept in memory
                    q    Queries may be routed to different machines for load balancing




Database System Concepts ­ 5th Edition, Sep 2, 2005   19.<number>           ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
Information Retrieval and Structured Data
             s Information retrieval systems originally treated documents as a 
                  collection of words
             s Information extraction systems infer structure from documents, e.g.:
                    q    Extraction of house attributes (size, address, number of bedrooms, 
                         etc.) from a text advertisement
                    q    Extraction of topic and people named from a new article
             s Relations or XML structures used to store extracted data
                    q    System seeks connections among data to answer queries
                    q    Question answering systems




Database System Concepts ­ 5th Edition, Sep 2, 2005   19.<number>           ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
Directories

             s Storing related documents together in a library facilitates browsing
                     q   users can see not only requested document but also related ones.
             s Browsing is facilitated by classification system that organizes logically 
                   related documents together.
             s Organization is hierarchical: classification hierarchy




Database System Concepts ­ 5th Edition, Sep 2, 2005       19.<number>     ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
A Classification Hierarchy For A Library System




Database System Concepts ­ 5th Edition, Sep 2, 2005   19.<number>   ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
Classification DAG

            s Documents can reside in multiple places in a hierarchy in an 
                 information retrieval system, since physical location is not important.
            s Classification hierarchy is thus Directed Acyclic Graph (DAG)




Database System Concepts ­ 5th Edition, Sep 2, 2005   19.<number>          ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
A Classification DAG For A Library 
                     Information Retrieval System




Database System Concepts ­ 5th Edition, Sep 2, 2005   19.<number>   ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
Web Directories
             s A Web directory is just a classification directory on Web pages
                    q    E.g. Yahoo! Directory, Open Directory project
                    q    Issues:
                              What should the directory hierarchy be?
                              Given a document, which nodes of the directory are categories 
                               relevant to the document
                    q    Often done manually
                              Classification of documents into a hierarchy may be done 
                               based on term similarity




Database System Concepts ­ 5th Edition, Sep 2, 2005        19.<number>        ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
End of Chapter




     Database System Concepts
     ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
See www.db­book.com for conditions on re­use    <number>

More Related Content

Similar to Ch19 (20)

ch19.ppt
ch19.pptch19.ppt
ch19.ppt
 
VNSISPL_DBMS_Concepts_ch19
VNSISPL_DBMS_Concepts_ch19VNSISPL_DBMS_Concepts_ch19
VNSISPL_DBMS_Concepts_ch19
 
Ch1
Ch1Ch1
Ch1
 
Ch1
Ch1Ch1
Ch1
 
Introduction To DBMS
Introduction To DBMSIntroduction To DBMS
Introduction To DBMS
 
Ch13
Ch13Ch13
Ch13
 
Ch9
Ch9Ch9
Ch9
 
Ch6
Ch6Ch6
Ch6
 
Text mining
Text miningText mining
Text mining
 
An Advanced IR System of Relational Keyword Search Technique
An Advanced IR System of Relational Keyword Search TechniqueAn Advanced IR System of Relational Keyword Search Technique
An Advanced IR System of Relational Keyword Search Technique
 
IT244 - Week 2 -Ch 1.pptx
IT244 - Week 2 -Ch 1.pptxIT244 - Week 2 -Ch 1.pptx
IT244 - Week 2 -Ch 1.pptx
 
Tdm information retrieval
Tdm information retrievalTdm information retrieval
Tdm information retrieval
 
Ch12
Ch12Ch12
Ch12
 
Er model
Er modelEr model
Er model
 
Search Engines
Search EnginesSearch Engines
Search Engines
 
keyword query routing
keyword query routingkeyword query routing
keyword query routing
 
IRS-Lecture-Notes irsirs IRS-Lecture-Notes irsirs IRS-Lecture-Notes irsi...
IRS-Lecture-Notes irsirs    IRS-Lecture-Notes irsirs   IRS-Lecture-Notes irsi...IRS-Lecture-Notes irsirs    IRS-Lecture-Notes irsirs   IRS-Lecture-Notes irsi...
IRS-Lecture-Notes irsirs IRS-Lecture-Notes irsirs IRS-Lecture-Notes irsi...
 
Data Structure Introduction chapter 1
Data Structure Introduction chapter 1Data Structure Introduction chapter 1
Data Structure Introduction chapter 1
 
Social recommender system
Social recommender systemSocial recommender system
Social recommender system
 
intro.ppt
intro.pptintro.ppt
intro.ppt
 

More from Subhankar Chowdhury (15)

Ch20
Ch20Ch20
Ch20
 
Ch17
Ch17Ch17
Ch17
 
Ch16
Ch16Ch16
Ch16
 
Ch15
Ch15Ch15
Ch15
 
Ch14
Ch14Ch14
Ch14
 
Ch11
Ch11Ch11
Ch11
 
Ch10
Ch10Ch10
Ch10
 
Ch8
Ch8Ch8
Ch8
 
Ch7
Ch7Ch7
Ch7
 
Ch5
Ch5Ch5
Ch5
 
Ch4
Ch4Ch4
Ch4
 
Ch3
Ch3Ch3
Ch3
 
Ch2
Ch2Ch2
Ch2
 
Ch22
Ch22Ch22
Ch22
 
Ch21
Ch21Ch21
Ch21
 

Recently uploaded

Sanyam Choudhary Chemistry practical.pdf
Sanyam Choudhary Chemistry practical.pdfSanyam Choudhary Chemistry practical.pdf
Sanyam Choudhary Chemistry practical.pdfsanyamsingh5019
 
microwave assisted reaction. General introduction
microwave assisted reaction. General introductionmicrowave assisted reaction. General introduction
microwave assisted reaction. General introductionMaksud Ahmed
 
Alper Gobel In Media Res Media Component
Alper Gobel In Media Res Media ComponentAlper Gobel In Media Res Media Component
Alper Gobel In Media Res Media ComponentInMediaRes1
 
Paris 2024 Olympic Geographies - an activity
Paris 2024 Olympic Geographies - an activityParis 2024 Olympic Geographies - an activity
Paris 2024 Olympic Geographies - an activityGeoBlogs
 
KSHARA STURA .pptx---KSHARA KARMA THERAPY (CAUSTIC THERAPY)————IMP.OF KSHARA ...
KSHARA STURA .pptx---KSHARA KARMA THERAPY (CAUSTIC THERAPY)————IMP.OF KSHARA ...KSHARA STURA .pptx---KSHARA KARMA THERAPY (CAUSTIC THERAPY)————IMP.OF KSHARA ...
KSHARA STURA .pptx---KSHARA KARMA THERAPY (CAUSTIC THERAPY)————IMP.OF KSHARA ...M56BOOKSTORE PRODUCT/SERVICE
 
Enzyme, Pharmaceutical Aids, Miscellaneous Last Part of Chapter no 5th.pdf
Enzyme, Pharmaceutical Aids, Miscellaneous Last Part of Chapter no 5th.pdfEnzyme, Pharmaceutical Aids, Miscellaneous Last Part of Chapter no 5th.pdf
Enzyme, Pharmaceutical Aids, Miscellaneous Last Part of Chapter no 5th.pdfSumit Tiwari
 
Software Engineering Methodologies (overview)
Software Engineering Methodologies (overview)Software Engineering Methodologies (overview)
Software Engineering Methodologies (overview)eniolaolutunde
 
Hybridoma Technology ( Production , Purification , and Application )
Hybridoma Technology  ( Production , Purification , and Application  ) Hybridoma Technology  ( Production , Purification , and Application  )
Hybridoma Technology ( Production , Purification , and Application ) Sakshi Ghasle
 
Introduction to ArtificiaI Intelligence in Higher Education
Introduction to ArtificiaI Intelligence in Higher EducationIntroduction to ArtificiaI Intelligence in Higher Education
Introduction to ArtificiaI Intelligence in Higher Educationpboyjonauth
 
The Most Excellent Way | 1 Corinthians 13
The Most Excellent Way | 1 Corinthians 13The Most Excellent Way | 1 Corinthians 13
The Most Excellent Way | 1 Corinthians 13Steve Thomason
 
How to Configure Email Server in Odoo 17
How to Configure Email Server in Odoo 17How to Configure Email Server in Odoo 17
How to Configure Email Server in Odoo 17Celine George
 
SOCIAL AND HISTORICAL CONTEXT - LFTVD.pptx
SOCIAL AND HISTORICAL CONTEXT - LFTVD.pptxSOCIAL AND HISTORICAL CONTEXT - LFTVD.pptx
SOCIAL AND HISTORICAL CONTEXT - LFTVD.pptxiammrhaywood
 
Introduction to AI in Higher Education_draft.pptx
Introduction to AI in Higher Education_draft.pptxIntroduction to AI in Higher Education_draft.pptx
Introduction to AI in Higher Education_draft.pptxpboyjonauth
 
Call Girls in Dwarka Mor Delhi Contact Us 9654467111
Call Girls in Dwarka Mor Delhi Contact Us 9654467111Call Girls in Dwarka Mor Delhi Contact Us 9654467111
Call Girls in Dwarka Mor Delhi Contact Us 9654467111Sapana Sha
 
BASLIQ CURRENT LOOKBOOK LOOKBOOK(1) (1).pdf
BASLIQ CURRENT LOOKBOOK  LOOKBOOK(1) (1).pdfBASLIQ CURRENT LOOKBOOK  LOOKBOOK(1) (1).pdf
BASLIQ CURRENT LOOKBOOK LOOKBOOK(1) (1).pdfSoniaTolstoy
 
Crayon Activity Handout For the Crayon A
Crayon Activity Handout For the Crayon ACrayon Activity Handout For the Crayon A
Crayon Activity Handout For the Crayon AUnboundStockton
 
The basics of sentences session 2pptx copy.pptx
The basics of sentences session 2pptx copy.pptxThe basics of sentences session 2pptx copy.pptx
The basics of sentences session 2pptx copy.pptxheathfieldcps1
 
_Math 4-Q4 Week 5.pptx Steps in Collecting Data
_Math 4-Q4 Week 5.pptx Steps in Collecting Data_Math 4-Q4 Week 5.pptx Steps in Collecting Data
_Math 4-Q4 Week 5.pptx Steps in Collecting DataJhengPantaleon
 
Mastering the Unannounced Regulatory Inspection
Mastering the Unannounced Regulatory InspectionMastering the Unannounced Regulatory Inspection
Mastering the Unannounced Regulatory InspectionSafetyChain Software
 

Recently uploaded (20)

Sanyam Choudhary Chemistry practical.pdf
Sanyam Choudhary Chemistry practical.pdfSanyam Choudhary Chemistry practical.pdf
Sanyam Choudhary Chemistry practical.pdf
 
microwave assisted reaction. General introduction
microwave assisted reaction. General introductionmicrowave assisted reaction. General introduction
microwave assisted reaction. General introduction
 
Alper Gobel In Media Res Media Component
Alper Gobel In Media Res Media ComponentAlper Gobel In Media Res Media Component
Alper Gobel In Media Res Media Component
 
Paris 2024 Olympic Geographies - an activity
Paris 2024 Olympic Geographies - an activityParis 2024 Olympic Geographies - an activity
Paris 2024 Olympic Geographies - an activity
 
KSHARA STURA .pptx---KSHARA KARMA THERAPY (CAUSTIC THERAPY)————IMP.OF KSHARA ...
KSHARA STURA .pptx---KSHARA KARMA THERAPY (CAUSTIC THERAPY)————IMP.OF KSHARA ...KSHARA STURA .pptx---KSHARA KARMA THERAPY (CAUSTIC THERAPY)————IMP.OF KSHARA ...
KSHARA STURA .pptx---KSHARA KARMA THERAPY (CAUSTIC THERAPY)————IMP.OF KSHARA ...
 
Enzyme, Pharmaceutical Aids, Miscellaneous Last Part of Chapter no 5th.pdf
Enzyme, Pharmaceutical Aids, Miscellaneous Last Part of Chapter no 5th.pdfEnzyme, Pharmaceutical Aids, Miscellaneous Last Part of Chapter no 5th.pdf
Enzyme, Pharmaceutical Aids, Miscellaneous Last Part of Chapter no 5th.pdf
 
Software Engineering Methodologies (overview)
Software Engineering Methodologies (overview)Software Engineering Methodologies (overview)
Software Engineering Methodologies (overview)
 
Hybridoma Technology ( Production , Purification , and Application )
Hybridoma Technology  ( Production , Purification , and Application  ) Hybridoma Technology  ( Production , Purification , and Application  )
Hybridoma Technology ( Production , Purification , and Application )
 
Introduction to ArtificiaI Intelligence in Higher Education
Introduction to ArtificiaI Intelligence in Higher EducationIntroduction to ArtificiaI Intelligence in Higher Education
Introduction to ArtificiaI Intelligence in Higher Education
 
The Most Excellent Way | 1 Corinthians 13
The Most Excellent Way | 1 Corinthians 13The Most Excellent Way | 1 Corinthians 13
The Most Excellent Way | 1 Corinthians 13
 
How to Configure Email Server in Odoo 17
How to Configure Email Server in Odoo 17How to Configure Email Server in Odoo 17
How to Configure Email Server in Odoo 17
 
Model Call Girl in Bikash Puri Delhi reach out to us at 🔝9953056974🔝
Model Call Girl in Bikash Puri  Delhi reach out to us at 🔝9953056974🔝Model Call Girl in Bikash Puri  Delhi reach out to us at 🔝9953056974🔝
Model Call Girl in Bikash Puri Delhi reach out to us at 🔝9953056974🔝
 
SOCIAL AND HISTORICAL CONTEXT - LFTVD.pptx
SOCIAL AND HISTORICAL CONTEXT - LFTVD.pptxSOCIAL AND HISTORICAL CONTEXT - LFTVD.pptx
SOCIAL AND HISTORICAL CONTEXT - LFTVD.pptx
 
Introduction to AI in Higher Education_draft.pptx
Introduction to AI in Higher Education_draft.pptxIntroduction to AI in Higher Education_draft.pptx
Introduction to AI in Higher Education_draft.pptx
 
Call Girls in Dwarka Mor Delhi Contact Us 9654467111
Call Girls in Dwarka Mor Delhi Contact Us 9654467111Call Girls in Dwarka Mor Delhi Contact Us 9654467111
Call Girls in Dwarka Mor Delhi Contact Us 9654467111
 
BASLIQ CURRENT LOOKBOOK LOOKBOOK(1) (1).pdf
BASLIQ CURRENT LOOKBOOK  LOOKBOOK(1) (1).pdfBASLIQ CURRENT LOOKBOOK  LOOKBOOK(1) (1).pdf
BASLIQ CURRENT LOOKBOOK LOOKBOOK(1) (1).pdf
 
Crayon Activity Handout For the Crayon A
Crayon Activity Handout For the Crayon ACrayon Activity Handout For the Crayon A
Crayon Activity Handout For the Crayon A
 
The basics of sentences session 2pptx copy.pptx
The basics of sentences session 2pptx copy.pptxThe basics of sentences session 2pptx copy.pptx
The basics of sentences session 2pptx copy.pptx
 
_Math 4-Q4 Week 5.pptx Steps in Collecting Data
_Math 4-Q4 Week 5.pptx Steps in Collecting Data_Math 4-Q4 Week 5.pptx Steps in Collecting Data
_Math 4-Q4 Week 5.pptx Steps in Collecting Data
 
Mastering the Unannounced Regulatory Inspection
Mastering the Unannounced Regulatory InspectionMastering the Unannounced Regulatory Inspection
Mastering the Unannounced Regulatory Inspection
 

Ch19

  • 1. Chapter 19:  Information Retrieval Database System Concepts ©Silberschatz, Korth and Sudarshan See www.db­book.com for conditions on re­use  <number>
  • 2. Chapter 19: Information Retrieval s Relevance Ranking Using Terms s Relevance Using Hyperlinks s Synonyms., Homonyms, and Ontologies s Indexing of Documents s Measuring Retrieval Effectiveness s Web Search Engines s Information Retrieval and Structured Data s Directories Database System Concepts ­ 5th Edition, Sep 2, 2005 19.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 3. Information Retrieval Systems s Information retrieval (IR) systems use a simpler data model than  database systems q Information organized as a collection of documents q Documents are unstructured, no schema s Information retrieval locates relevant documents, on the basis of user  input such as keywords or example documents q e.g., find documents containing the words “database systems” s Can be used even on textual descriptions provided with non­textual  data such as images s Web search engines are the most familiar example of IR systems Database System Concepts ­ 5th Edition, Sep 2, 2005 19.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 4. Information Retrieval Systems (Cont.) s Differences from database systems q IR systems don’t deal with transactional updates (including  concurrency control and recovery) q Database systems deal with structured data, with schemas that  define the data organization q IR systems deal with some querying issues not generally  addressed by database systems  Approximate searching by keywords  Ranking of retrieved answers by estimated degree of relevance Database System Concepts ­ 5th Edition, Sep 2, 2005 19.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 5. Keyword Search s In full text retrieval, all the words in each document are considered to be  keywords.  q We use the word term to refer to the words in a document s Information­retrieval systems typically allow query expressions formed using  keywords and the logical connectives and, or, and not q Ands are implicit, even if not explicitly specified s Ranking of documents on the basis of estimated relevance to a query is critical q Relevance ranking is based on factors such as  Term frequency – Frequency of occurrence of query keyword in document  Inverse document frequency – How many documents the query keyword occurs in  » Fewer  give more importance to keyword  Hyperlinks to documents – More links to a document  document is more important Database System Concepts ­ 5th Edition, Sep 2, 2005 19.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 6. Relevance Ranking Using Terms s TF­IDF (Term frequency/Inverse Document frequency) ranking: q Let n(d) = number of terms in the document d q n(d, t) = number of occurrences of term t in the document d. q Relevance of a document d to a term t  n(d, t) TF (d, t) = log 1 + n(d)  The log factor is to avoid excessive weight to frequent terms q Relevance of document to query Q r (d, Q) = ∑ TF (d, t) t∈Q n(t) Database System Concepts ­ 5th Edition, Sep 2, 2005 19.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 7. Relevance Ranking Using Terms (Cont.) s Most systems add to the above model q Words that occur in title, author list, section headings, etc. are  given greater importance q Words whose first occurrence is late in the document are given  lower importance q Very common words such as “a”, “an”, “the”, “it” etc are eliminated  Called stop words q Proximity: if keywords in query occur close together in the  document, the document has higher importance than if they occur  far apart s Documents are returned in decreasing order of relevance score q Usually only top few documents are returned, not all Database System Concepts ­ 5th Edition, Sep 2, 2005 19.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 8. Similarity Based Retrieval s Similarity based retrieval ­ retrieve documents similar to a given  document q Similarity may be defined on the basis of common words  E.g. find k terms in A with highest TF (d, t ) / n (t ) and use  these terms to find relevance of other documents. s Relevance feedback: Similarity can be used to refine answer set to  keyword query q User selects a few relevant documents from those retrieved by  keyword query, and system finds other documents similar to these s Vector space model: define an n­dimensional space, where n is the  number of words in the document set. q Vector for document d goes from origin to a point whose i th  coordinate is TF (d,t ) / n (t ) q The cosine of the angle between the vectors of two documents is  used as a measure of their similarity. Database System Concepts ­ 5th Edition, Sep 2, 2005 19.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 9. Relevance Using Hyperlinks s Number of documents relevant to a query can be enormous if only term  frequencies are taken into account s Using term frequencies makes “spamming” easy  E.g. a travel agency can add many occurrences of the words  “travel” to its page to make its rank very high s Most of the time people are looking for pages from popular sites s Idea: use popularity of Web site (e.g. how many people visit it) to rank  site pages that match given keywords s Problem: hard to find actual popularity of site q Solution: next slide Database System Concepts ­ 5th Edition, Sep 2, 2005 19.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 10. Relevance Using Hyperlinks (Cont.) s Solution: use number of hyperlinks to a site as a measure of the popularity or  prestige of the site q Count only one hyperlink from each site (why? ­ see previous slide) q Popularity measure is for site, not for individual page  But, most hyperlinks are to root of site  Also, concept of “site” difficult to define since a URL prefix like  cs.yale.edu contains many unrelated pages of varying popularity s Refinements q When computing prestige based on links to a site, give more weight to  links from sites that themselves have higher prestige  Definition is circular  Set up and solve system of simultaneous linear equations q Above idea is basis of the Google PageRank ranking mechanism Database System Concepts ­ 5th Edition, Sep 2, 2005 19.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 11. Relevance Using Hyperlinks (Cont.) s Connections to social networking theories that ranked prestige of people q E.g. the president of the U.S.A has a high prestige since many people  know him q Someone known by multiple prestigious people has high prestige s Hub and authority based ranking q A hub is a page that stores links to many pages (on a topic) q An authority is a page that contains actual information on a topic q Each page gets a hub prestige based on prestige of authorities that  it points to q Each page gets an authority prestige based on prestige of hubs that  point to it  q Again, prestige definitions are cyclic, and can be got by  solving linear equations q Use authority prestige when ranking answers to a query Database System Concepts ­ 5th Edition, Sep 2, 2005 19.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 12. Synonyms and Homonyms s Synonyms q E.g.  document: “motorcycle repair”, query: “motorcycle maintenance”  need to realize that “maintenance” and “repair” are synonyms q System can extend query as “motorcycle and (repair or maintenance)” s Homonyms q E.g. “object” has different meanings as noun/verb q Can disambiguate meanings (to some extent) from the context s Extending queries automatically using synonyms can be problematic q Need to understand intended meaning in order to infer synonyms  Or verify synonyms with user q Synonyms may have other meanings as well Database System Concepts ­ 5th Edition, Sep 2, 2005 19.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 13. Concept­Based Querying s Approach q For each word, determine the concept it represents from context q Use one or more ontologies:  Hierarchical structure showing relationship between concepts  E.g.: the ISA relationship that we saw in the E­R model s This approach can be used to standardize terminology in a specific  field s Ontologies can link multiple languages s Foundation of the Semantic Web (not covered here) Database System Concepts ­ 5th Edition, Sep 2, 2005 19.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 14. Indexing of Documents s An inverted index maps each keyword Ki to a set of documents Si that  contain the keyword q Documents identified by identifiers s Inverted index may record  q Keyword locations within document to allow proximity based ranking Counts of number of occurrences of keyword to compute TF q s and operation: Finds documents that contain all of K1, K2, ..., Kn. q Intersection S1∩ S2 ∩..... ∩ Sn s or operation: documents that contain at least one of  K1, K2, …, Kn q union, S1∩ S2 ∩..... ∩ Sn,. s Each S  is kept sorted to allow efficient intersection/union by merging  i q “not” can also be efficiently implemented by merging of sorted lists Database System Concepts ­ 5th Edition, Sep 2, 2005 19.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 15. Measuring Retrieval Effectiveness s Information­retrieval systems save space by using index structures  that support only approximate retrieval. May result in: q false negative (false drop) ­ some relevant documents may not  be retrieved. q false positive ­ some irrelevant documents may be retrieved. q For many applications a good index should not permit any false  drops, but may permit a few false positives. s Relevant performance metrics: q precision ­ what percentage of the retrieved documents are  relevant to the query. q recall  ­ what percentage of the documents relevant to the query   were retrieved. Database System Concepts ­ 5th Edition, Sep 2, 2005 19.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 16. Measuring Retrieval Effectiveness (Cont.) s Recall vs. precision tradeoff:  Can increase recall by retrieving many documents (down to a low  level of relevance ranking), but many irrelevant documents would be  fetched, reducing precision s Measures of retrieval effectiveness:   q Recall as a function of number of documents fetched, or q Precision as a function of recall   Equivalently, as a function of number of documents fetched q E.g. “precision of 75% at recall of 50%, and 60% at a recall of 75%” s Problem: which documents are actually relevant, and which are not Database System Concepts ­ 5th Edition, Sep 2, 2005 19.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 17. Web Search Engines s Web crawlers are programs that locate and gather information on the  Web q Recursively follow hyperlinks present in known documents, to find  other documents  Starting from a seed set of documents q Fetched documents  Handed over to an indexing system  Can be discarded after indexing, or store as a cached copy s Crawling the entire Web would take a very large amount of time q Search engines typically cover only a part of the Web, not all of it q Take months to perform a single crawl Database System Concepts ­ 5th Edition, Sep 2, 2005 19.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 18. Web Crawling (Cont.) s Crawling is done by multiple processes on multiple machines, running  in parallel q Set of links to be crawled stored in a database q New links found in crawled pages added to this set, to be crawled  later s Indexing process also runs on multiple machines q Creates a new copy of index instead of modifying old index q Old index is used to answer queries q After a crawl is “completed” new index becomes “old” index s Multiple machines used to answer queries q Indices may be kept in memory q Queries may be routed to different machines for load balancing Database System Concepts ­ 5th Edition, Sep 2, 2005 19.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 19. Information Retrieval and Structured Data s Information retrieval systems originally treated documents as a  collection of words s Information extraction systems infer structure from documents, e.g.: q Extraction of house attributes (size, address, number of bedrooms,  etc.) from a text advertisement q Extraction of topic and people named from a new article s Relations or XML structures used to store extracted data q System seeks connections among data to answer queries q Question answering systems Database System Concepts ­ 5th Edition, Sep 2, 2005 19.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 20. Directories s Storing related documents together in a library facilitates browsing q users can see not only requested document but also related ones. s Browsing is facilitated by classification system that organizes logically  related documents together. s Organization is hierarchical: classification hierarchy Database System Concepts ­ 5th Edition, Sep 2, 2005 19.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 22. Classification DAG s Documents can reside in multiple places in a hierarchy in an  information retrieval system, since physical location is not important. s Classification hierarchy is thus Directed Acyclic Graph (DAG) Database System Concepts ­ 5th Edition, Sep 2, 2005 19.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 23. A Classification DAG For A Library  Information Retrieval System Database System Concepts ­ 5th Edition, Sep 2, 2005 19.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 24. Web Directories s A Web directory is just a classification directory on Web pages q E.g. Yahoo! Directory, Open Directory project q Issues:  What should the directory hierarchy be?  Given a document, which nodes of the directory are categories  relevant to the document q Often done manually  Classification of documents into a hierarchy may be done  based on term similarity Database System Concepts ­ 5th Edition, Sep 2, 2005 19.<number> ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 25. End of Chapter Database System Concepts ©Silberschatz, Korth and Sudarshan See www.db­book.com for conditions on re­use  <number>