搜索引擎系统需要面对哪些挑战

搜索引擎系统是最复杂的计算系统之一,当今主流的搜索引擎服务商都是有财力、人力、技术的大公司。

搜索引擎系统是最复杂的计算系统之一,当今主流的搜索引擎服务商都是有财力、人力、技术的大公司。即使有了技术、人力、财力的保障,搜索引擎仍然面临诸多技术挑战。在搜索引擎诞生后的十年里,技术有了很大的进步。我们今天看到的搜索结果质量比10年前好得多。然而,这只是开始,搜索引擎必然会有更多的创新,提供更多更精准的内容。

搜索引擎系统
搜索引擎系统

一般来说,搜索引擎主要面临以下挑战。

1.页面捕获需要快速和全面。

互联网是一个动态的内容网络。每天都有无数的页面被更新和创建,无数的用户在网站上发布内容和相互交流。为了返回最有用的内容,搜索引擎必须抓取最新的页面。但是由于页面数量巨大,搜索引擎蜘蛛更新数据库中的页面需要很长时间。搜索引擎刚诞生的时候,这种抓取和更新周期往往是按月计算的。这也是谷歌在2003年之前每个月都有大更新的原因。

现在主流搜索引擎已经可以在几天内更新重要页面,权重高的网站新文档会在几小时甚至几分钟内被收录。然而,这种快速收集和更新只能局限于高权重的网站。很多页面几个月没有重新抓取和更新也是很常见的。

为了返回最佳结果,搜索引擎还必须抓取尽可能全面的页面,这需要解决许多技术问题。有些网站不利于搜索引擎蜘蛛抓取和抓取。比如网站链接结构的缺陷,大量使用Flash和JavaScript脚本,或者将内容放置在用户登录后才能访问的部分,都增加了搜索引擎抓取内容的难度。

2.海量数据存储

一些大型网站,单个网站就有几百万、几千万甚至上亿的页面。你可以想象一下,互联网上所有网站的数据量是多少。搜索引擎蜘蛛抓取页面后,还必须有效存储这些数据。数据结构必须合理,可扩展性强,写入和访问速度也很高。

除了页面数据,搜索引擎还需要存储页面之间的链接和大量的历史数据,这是用户无法想象的。据估计,百度有30多万或40万台服务器,谷歌有几十个数据中心,几百万台服务器。如此大规模的数据存储和访问必然存在诸多技术挑战。

我们经常在搜索结果中看到排名会在没有明显原因的情况下上下波动,甚至可能刷新页面看到不同的排名,有时网站数据可能会丢失。这些都可能与大规模数据存储和同步的技术问题有关。

挑战
挑战

3.索引处理快速、有效且可扩展。

搜索引擎抓取并存储页面数据后,还需要进行索引,包括链接关系的计算、前向索引、倒排索引等。由于数据库中的页面数量很大,进行PR等迭代计算既费时又费力。为了提供相关及时的搜索结果,仅仅抓取是没有用的,还需要大量的索引计算。随着新数据和新页面的随时添加,索引过程也应该具有良好的可伸缩性。

4.查询处理快速而准确。

查询是普通用户唯一能看到的搜索引擎的工作步骤。用户在搜索框中输入查询词并点击“搜索”按钮后,通常不到一秒钟就能看到搜索结果。表面上最简单的流程,实际上涉及到非常复杂的后台处理。在最后的查询阶段,最重要的问题是如何在不到一秒的时间内,从几十万、几百万甚至上千万个包含搜索词的页面中,快速找到最合理、最相关的1000个页面,并按照相关性和权威性进行排列。

5.判断用户意图与人工智能。

应该说目前的搜索引擎已经很好的解决了前四个挑战,但是判断用户意图还处于初级阶段。搜索相同查询词的不同用户可能在寻找不同的东西。比如你搜索“苹果”,用户是想了解苹果还是苹果电脑?还是电影《苹果》的寄语?你也想听小苹果吗?没有上下文,不了解用户的个人搜索习惯,是完全无法判断的。

目前,搜索引擎致力于基于对用户搜索习惯的理解、历史数据的积累和语义搜索技术,判断搜索意图,理解文档的真实含义,返回更多的相关结果。未来搜索引擎能否达到人工智能的水平,真正理解用户查询的意义和目的,让我们拭目以待。

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