基于SimRank的课程内容相似性搜索研究
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信息检索中的文本相似度计算方法总结随着互联网的发展和信息爆炸的时代,我们面临着大量的文本数据。
如何高效地从这些海量文本数据中找到我们需要的信息,成为了信息检索领域的重要问题。
而文本相似度计算作为信息检索的核心算法之一,更是备受关注。
本文将对常用的文本相似度计算方法进行总结和介绍。
1.余弦相似度(Cosine Similarity)余弦相似度是最常用的文本相似度计算方法之一。
其原理是通过计算两个文本向量的夹角余弦值来度量它们的相似程度。
向量的每个分量表示一个单词在文本中的出现频率。
余弦相似度的取值范围在0到1之间,值越接近1表示两个文本越相似。
2.编辑距离(Edit Distance)编辑距离常用于度量两个文本之间的差异程度。
其计算方法是通过计算将一个文本转换成另一个文本需要的最少编辑操作次数,如插入、删除、替换字符等。
编辑距离越小,表示两个文本越相似。
3.汉明距离(Hamming Distance)汉明距离是用于计算两个等长字符串之间的差异度量。
它计算的是两个字符串对应位置上不相同的字符个数。
汉明距离适用于只需要判断两个字符串是否相等,而不需要得出具体差异的场景。
4.块距离(Block Distance)块距离是一种按照块为单位进行文本相似度计算的方法。
将文本分成多个块,然后计算这些块之间的相似度,并取最大相似度作为最终结果。
块距离能够捕捉到文本的局部结构特征,适用于一些具有明显结构的文本。
5.词袋模型(Bag-of-Words Model)词袋模型是一种常用的文本表示方法,用于将文本转换成向量形式。
该方法忽略了单词的位置和语法结构,仅仅关注单词在文本中的频率。
通过计算词袋模型之间的相似度,可以度量文本之间的相似程度。
6.词向量模型(Word Embedding Model)词向量模型是近年来兴起的一种文本表示方法。
它将单词映射到一个低维度的向量空间,使得具有相似语义的单词在向量空间中距离较近。
基于语义相似度的知识检索技术研究随着信息技术的飞速发展,信息的获取已经成为了我们生活中一个不可或缺的部分。
但是,在数据量大,数据性质复杂的情况下,如何从大量的数据中快速检索出所需的信息成为了一个很大的问题,尤其是对于大型企业、政府机构、学校等机构。
于是,基于语义相似度的知识检索技术应运而生,让我们一起来了解一下这一技术。
一、什么是语义相似度?在介绍基于语义相似度的知识检索技术之前,我们首先需要了解什么是语义相似度。
简单来说,语义相似度就是文本中的单词或句子之间相似度的衡量方法。
很多时候,我们使用的搜索引擎只是根据关键字匹配文本信息,而忽略了单词间的含义相似性。
而语义相似度正是用来衡量单词或句子之间的含义相似性。
二、基于语义相似度的知识检索技术是如何工作的?基于语义相似度的知识检索技术,首先是通过文本预处理,进行文本分词,标准化等处理。
然后,对文本中的每个词汇进行语义表示,这个语义表示可以使用某个预训练的模型,如word2vec等得到,也可以选择自己构建。
在语义表示之后,就可以利用一些衡量单词相似度的方法,如余弦相似度等,来衡量两个单词的相似度。
当然,对于一个句子来说,我们往往需要将它的每个单词的相似度进行加权求和,得到整个句子的相似度。
使用基于语义相似度的知识检索技术可以让我们更加准确地找到与问题相关的答案。
举个例子,假设我们需要在一堆文档中找到关于“自然语言处理”的文档,而这个问题的答案在文档里并没有显式地写出来。
如果我们仅仅是使用关键字的匹配,可能会找到很多不相关的文档。
但是,如果我们使用基于语义相似度的知识检索技术,就可以更加准确地找到有关的文档,因为这个技术可以考虑到文本中词汇的含义,减少不相关文档的出现。
三、基于语义相似度的知识检索技术的应用场景基于语义相似度的知识检索技术目前已经广泛应用于多个领域。
其中,以下几个领域比较常见:1.搜索引擎优化对于大型搜索引擎来说,每天都面临着海量数据的检索需求。
文本相似度计算研究进展综述研究文本相似度是文本挖掘和自然语言处理领域的重要课题之一、文本相似度计算的目的是通过比较两个文本的内容和语义结构,来确定它们之间的相似度程度。
文本相似度计算在许多应用中都具有重要的实际意义,如信息检索、文本聚类、文本分类、问题回答系统等。
本文将对文本相似度计算的研究进展进行综述。
传统的文本相似度计算方法主要基于词袋模型和向量空间模型。
在这些方法中,文本被表示为一个词汇表上的向量,其中每个维度代表一个词汇,向量的数值表示该词在文本中的重要性。
然后,可以使用不同的相似度度量方法(如余弦相似度)来计算两个文本之间的相似度。
这些方法的优点是简单而直观,但由于没有考虑到词汇的语义信息,所以在处理长文本或含有词汇歧义的文本时表现不佳。
近年来,随着深度学习技术的兴起,基于神经网络的文本相似度计算方法也得到了广泛关注。
这些方法通常使用循环神经网络(RNN)或卷积神经网络(CNN)来捕捉文本的上下文信息和语义结构。
其中,应用较广泛的方法是使用RNN模型,如长短时记忆网络(LSTM)和门控循环单元(GRU)。
这些模型通过学习文本的上下文信息和词汇之间的关联性,能够更好地表达文本的语义含义,从而提高文本相似度计算的准确性。
除了基于神经网络的方法,还有许多其他的文本相似度计算方法被提出。
例如,基于WordNet的方法使用词汇网络中的层次关系来计算文本之间的相似度。
这些方法可以利用WordNet中的同义词和上位词关系来衡量词汇之间的语义相似性。
此外,还有一些方法考虑了文本的结构信息,如基于树的方法和基于图的方法。
这些方法通过考虑句子的语法结构和依赖关系,来捕捉更丰富的语义信息。
尽管文本相似度计算已经取得了一些进展,但仍然存在一些挑战。
首先,文本的语义结构非常复杂,因此如何捕捉文本的语义信息仍然是一个难题。
其次,样本的数量和质量对于训练文本相似度计算模型至关重要。
如果没有足够多的样本和高质量的标注数据,模型将很难学习到准确的语义表示。
sim相似度函数-回复什么是相似度函数?相似度函数(similarity function)是一种数学函数,用来度量两个对象之间的相似程度。
在机器学习、信息检索、推荐系统等领域中,相似度函数被广泛应用。
相似度函数可以根据需要定义,不同场景下可能有不同的相似度函数。
为什么需要相似度函数?在很多应用场景中,需要对不同的对象进行相似性比较。
例如,在信息检索领域中,一个搜索引擎需要根据用户的搜索关键词,找到与之相关度最高的文档;在推荐系统中,可以根据用户的历史喜好,向其推荐与之相似的商品。
为了实现这些功能,就需要一种方法来度量对象之间的相似度,这就是相似度函数的作用。
如何定义相似度函数?相似度函数的定义取决于具体的应用场景和需求。
在信息检索中,可以使用向量空间模型来表示文档和查询,然后通过计算向量之间的余弦相似度来度量它们的相似度。
在推荐系统中,可以使用协同过滤算法来计算用户之间的相似度,从而推荐相似的商品给用户。
在定义相似度函数时,通常需要考虑以下几个方面:1. 对象的表示:首先需要确定如何表示对象。
例如,在文本相似度比较中,可以使用词袋模型来表示文本;在推荐系统中,可以使用用户-物品矩阵来表示用户的历史行为。
2. 特征的选择:确定用于计算相似度的特征。
选择合适的特征可以提高相似度的准确性。
例如,在文本相似度比较中,可以选择词频、TF-IDF 等特征;在推荐系统中,可以选择用户评分、购买次数等特征。
3. 相似度计算方法:选择计算相似度的方法。
根据具体的应用场景和需求,可以选择不同的计算方法。
例如,对于向量空间模型,可以使用余弦相似度或欧几里德距离;对于协同过滤算法,可以使用皮尔逊相关系数或余弦相似度。
4. 参数的调整:根据实际情况,可能需要调整相似度函数中的参数。
例如,在协同过滤算法中,可以通过调整邻居数量来限制相似度的计算范围,提高推荐的准确性。
应用相似度函数的例子:1. 文本相似度计算:在自然语言处理领域中,可以使用相似度函数来计算两个文本之间的相似度。
音乐信息检索中的音频特征提取与相似性匹配算法研究音乐信息检索(Music Information Retrieval, MIR)是一门研究如何使用计算机和算法来处理和分析音乐,实现音乐的自动分类、搜索、相似性匹配等任务的学科。
音频特征提取和相似性匹配是音乐信息检索中的两个核心环节,对于提高音乐查询和推荐系统的性能至关重要。
音频特征提取是将音频信号转化为可用于比较和分析的数学特征的过程。
常见的音频特征可以分为两大类:时域特征和频域特征。
时域特征包括音频信号的时长、振幅、音量、能量等,可通过计算信号的均值、标准差、偏度、峰度等统计量来得到。
频域特征则是对音频信号进行快速傅里叶变换(FFT)得到频谱图,进而提取频率、频谱形状、谐波等信息。
此外,还有一些高级音频特征,如音调、节奏、音色、谱系等,可以通过音乐信号处理的方法获取。
相似性匹配是指根据音频特征计算两个音频之间的相似度,从而实现音乐的自动分类、推荐和搜索等功能。
常见的相似性匹配算法有两个主要方法:基于内容的音乐相似性匹配和基于用户行为的音乐相似性匹配。
基于内容的方法主要是通过提取音频特征,计算两个音频之间的距离或相似性度量来实现匹配。
常用的度量方法包括欧氏距离、曼哈顿距离、余弦相似度等。
基于用户行为的方法则是利用用户的播放历史、收藏列表和评分等信息来推荐相似的音乐。
这种方法可以通过协同过滤、基于内容的推荐和深度学习等技术来实现。
在音频特征提取方面,目前有许多成熟和有效的算法可供选择。
其中,Mel频率倒谱系数(MFCC)是一种常用的时域特征提取算法,它可以有效地捕捉音频信号的共振峰和谱包络,并且对一些噪声和变形具有鲁棒性。
而色度频率倒谱系数(Chroma)则是一种常用的频域特征提取算法,它能够表达音乐的音调和和谐度,常被用于音乐分类和推荐任务中。
在相似性匹配方面,基于内容的匹配算法在音乐信息检索中被广泛应用。
在计算两个音频之间的相似度时,可以首先将音频特征进行降维和数据压缩,以减少计算复杂度,并且利用局部敏感哈希(Locality Sensitive Hashing, LSH)等方法对数据进行索引,从而提高检索效率。
当前全球图书数量正快速增长,尽管图书馆可依据“杜威十进制分类法”“美国国会图书馆分类法”“中国图书馆图书分类法”等分类方法对图书进行分类,以帮助用户查找需要的图书,但用户还是会迷失在“书海”中。
为了解决这一问题,图书馆提供关键词检索的方式方便用户快速检索。
然而,这依然需要用户在大量的检索结果中寻找满足其需求的图书。
另外,仅仅通过关键词匹配并不一定能满足用户的真正需求。
随着电子商务的发展,图书的网上交易量逐渐增长。
当前,亚马逊、当当网、京东、淘宝等电商平台上呈现海量的图书资源。
这些平台积累大量的用户数据,如关于图书的浏览、购买、评论等数据。
电商平台以此为基础,主要以协同推荐的方式为用户提供个性化推荐结果。
目前,商品的个性化推荐已经成为电商平台的核心竞争力之一。
如以亚马逊网站为例,其个性化推荐系统在准确性、时效性和新颖性上都有良好的表现[1]。
传统的图书推荐方法大多依据图书的相关用户行为数据,如购买、浏览记录等,利用协同推荐算法为用户推荐相关图书列表[2]。
这种推荐方法仅考虑目标图书与推荐图书的相似性。
由于推荐列表中的图书都与目标图书存在一定的相似性,那么推荐列表作为相似图书的集合,在衡量图书相似性时可以被考虑。
由此本文在传统推荐方法的基础上,引入图书推荐列表的相似性,进行图书的个性化推荐研究,探索其对于图书推荐效果提升的作用。
考虑图书推荐列表相似性的图书推荐研究*张恒章成志周清清(1.南京理工大学信息管理系江苏南京210094)摘要:亚马逊网站为每本图书生成推荐列表,供用户选择其感兴趣的图书,但该推荐方法仅考虑图书之间的相似性。
文章在此基础上引入图书推荐列表的相似性,计算不同图书推荐列表的相似度,通过相似度排序为每本图书生成推荐列表,然后将其与亚马逊提供的推荐列表融合对用户进行个性化图书推荐。
实验结果显示,相比于仅使用推荐列表的方法,文章所提出的方法所生成的推荐结果在平均准确率、平均召回率、Macro_F1和Micro_F1上都有一定的提升。
五、结论本次研究的目的不仅是为了调查大学生对雨课堂支持下的翻转课堂教学模式的满意度,同时也是为了对以后的教学提供指导,从中找到教学中存在的真实问题,从而改进教学。
根据本次调查结果,提出以下几个建议:(1)增加教学内容的系统性。
一个具体的知识系统能够促进学生更好地学习,促使新旧知识之间的联系,有利于学生对整体教学的把握,与此同时,能够让学生意识到自身存在的不足,进而查漏补缺。
(2)增强学生角色转变意识。
翻转课堂更加注重学生的中心地位,着重强调学生的自主性,与传统课程是不一样的,因为学生对自身角色的转变也要有强烈的意识,不能抱怨教师讲授的时间短使自己一无所获。
而如何才能提高学生角色转变的意识是需要进一步研究的。
(3)完善小组协作。
在小组分工时,应该提前了解学生擅长的领域,从学生的偏好出发,自由组队,与此同时,小组成员之间应该多加沟通,在完成任务时,成员之间进行明确的分工,多组织活动,调动小组的活跃度。
(4)对弹幕提高课堂互动进行合理安排。
弹幕是一个提高课堂互动的好工具,但是弹幕应该在什么时候出现、什么时候关闭是需要进一步研究的,同时,弹幕上面除了课堂外的信息应该如何控制也是应该进行研究的。
参考文献:[1]王帅国.雨课堂:移动互联网与大数据背景下的智慧教学工具[J].现代教育技术,2017(5):26-32.[2]王坦,吉标.“翻转课堂”模式的理性审思[J].课程·教材·教法,2016(6):55-61.[3]肖安宝,谢俭,龚付强.雨课堂在高校思政课翻转教学中的运用[J].现代教育技术,2017(5):46-52.[4]孙朝娟,孟洁然.翻转课堂“雨课堂”对教学效果提升的策略研究[J].汉字文化,2018(14):114-116.(编辑:王天鹏)一、在线学习平台在高等教育中的影响随着互联网技术的快速发展,越来越多的基于互联网的信息平台被用于教育行业,特别是基于互联网的在线学习平台已经在国内外高校普及。
目前主流的在线平台,例如Blackboard、Moodle,已经成为高校课堂教育的重要补充。
通过这类平台,教师可以发布与课程相关的教学资料以及作业,与学生就学习中的遇到的困惑和重点进行交流。
随着大数据、数据挖掘等相关技术的普及和发展,围绕在线学习平台的关于学习分析的研究越来越多,并且已经取得一定的进展,包括:针对平台访问次基于SimRank++的课程内容相似性搜索研究*邵炤昭1,张向2(1.浙江大学海宁国际校区图书信息中心,浙江海宁314400;2.中国农业银行黄冈黄州支行,湖北黄冈438000)摘要:随着在线学习平台在高等教育机构中的普及,针对在线学习平台中的内容进行相似度分析,可帮助教师更好地了解教学工作中学生关注的重点和难点。
通过抓取学生在E-learning平台(Blackboard learn)上的课程内容访问历史记录,从学生访问课程内容的关联关系出发,基于课程内容特性定义课程内容相似度,计算课程内容相似度。
针对相关学者在个性化学习中提出的算法上的不足,本文提出一种基于simrank++的算法来分析课程内容的相似性以及学生对于知识点的关注度。
通过研究结果证实,基于sim⁃rank++的算法分析结果更加能反映学生关注的课程内容特征。
基于分析结果,可以向高校负责学科资源建设,以及教学资源建设的部门提出教学提升建议。
关键词:E-learning;在线学习分析;个性化学习;SimRank++中图分类号:G434文献标志码:A文章编号:1673-8454(2019)05-0044-04*基金项目:2017年浙江大学国际联合学院(海宁国际校区)一般课程“中外合作办学中信息化项目建设机制探索”(课题编号:1705)。
数来预测学生成绩走向;分析课程内学生对教学内容的访问优化和调整课程结构;基于平台中课程内容以及教师参与度的监管和教学评估。
在针对教学内容优化的研究中,李爽等人通过行为序列分析,找出课程中学习参与模式对课程最终成绩的影响。
[1]陈鹏宇等人通过Person相关性分析学生在课程中内容的参与度和知识构建水平的关联度。
[2]田阳等人分析了课程中社交行为与成绩的相互影响[3]。
目前,针对课程内容的相关性分析报告较少。
在传统的电商或者社交网站中,相关性分析扮演着重要的地位,不少网站采用相关性分析来进行朋友或者商品的推荐,通过相关性算法,找出用户可能需要的产品以及可能认识的朋友,并进行推送。
因此,相关性分析研究,对于教学资源的推荐以及分析学生关注的知识重点,可能存在一定的帮助。
二、主流个性化学习推荐服务算法介绍个性化学习服务,即根据学生的特点、当前学习情况,向其推荐课程、学习活动、学习资料以及学习方法等,提供学习建议,动态调整学习安排,是当前在线学习行为研究的热点问题之一。
目前在个性化学习中,常见的相关性算法包括:①Person相关性分析;②基于Aprior、FT-GROW算法的相关性分析;③基于K-MEAN的聚从算法。
这些算法在一定程度上能找到不同知识点之间的关联。
但是更加深度的关联分析,无法揭示之间的关联度。
如图1所示。
在传统的推荐算法中,例如关联算法、决策树算法、聚类算法。
都要求物品之间存在直接的关联,如图1左侧所示,用户2和用户1的访问存在一定程度的交集,以课件2为例,通过分析课件2,实现课件1对用户2的推荐,课件3对用户1的推荐。
假设存在另外一种情况,如图1右侧所示,用户1访问内容1和内容2,用户3访问内容3以及内容4,在常规的推荐算法中,因为内容2和内容3的存在,通常可以做到用户1和用户2的关联,用户2和用户3的关联。
但是没办法做到用户1和用户3的关联。
因为用户1和用户3之间不存在交集。
但是从推荐的逻辑上,可以推导出内容可以推荐给用户2,假设用户2阅读该内容,那么基于用户2和用户3之间存在关联,可以将内容1推荐给用户3,这样的关联推荐在推荐系统中一般称为拓扑结构中节点推荐。
三、SimRank++算法的原理介绍针对存在的问题,Antonellis等人在2002年提出的SimRank算法可以用来评估课件内容的相似度[4]。
Sim⁃Rank算法是一种适用于计算拓扑结构中任意2点关联度的算法,该算法以迭代的方式来计算目的对象的相似性,并且在很多行业都被广泛使用。
例如魏琳通过Sim⁃Rank算法,对慢性胃炎的发病机理进行相似度计算,找出慢性胃炎临床症状相似度。
[5]田玲等人通过SimRank 算法找出中药方剂数据中“效-效”相似度,实现对不同药效之间的相似度归纳。
[6]朱金山等人为解决城市公共自行车系统快速发展导致的潮汐问题,提出基于SimRank 的站点间关联度和相似度计算,采用最大相似度优先的原则进行聚类,为站点区域划分,公共自行车调度策略等提供理论基础。
[7]王家海等人采用SimRank算法,设计了一套能够精准描述数控机床的故障诊断系统,并且该系统具备知识学习能力。
[8]从结构上看,在线学习平台中的课程内容推荐是一种以课程空间知识点为节点的网络拓扑结构。
知识点之间的相似数值可以用学生对于该知识点的访问频繁程度来衡量。
因此,本文根据学生访问不同知识点的频率,提出一种基于网络拓扑结构的SimRank++算法来进行个性化学习推荐。
Antonellis等人在2008年针对SimRank算法的不足提出了SimRank++算法,该算法提出了权重以及节点相关度等影响因子,进一步完善了算法的应用范围。
[9]受以上行业成果经验启发,结合在线教育平台中用户数据和用户行为,可将用户以及课程内容构建成访问关系网络。
定义1(学生访问课程内容拓扑网络)记为G=(S,C, E)。
其中S为所有学生的集合,C为所有课程内容的集合,E为学生访问课程内容的关系。
三元组(s,c,e)表示学生访问课程有向连接关系。
E(c)为所有访问该内容学生的集合。
定义2(课程内容相似度)给定2个课程内容(a,b)∈C,基于定义1,内容相似度定义如下:Sweight(a,b)=evidence(a,b)*CieE(a)∑ieE(b)∑W(a,i)W(b,j)图1用户访问课件的关系Sweight(i,j)其中:evidence(a,b)=E(a)∩E(b)i =1∑12iW(a,j)=spread(i)*normalized _weight(a,i)normalized_weight(a,i)=W(a,j)∑jeE(a)W(a,j)spread(i)=e -variance(i),其中-variance(i)为变量i 的所有关联权重的方差。
SimRank++算法以迭代的方式更新集合中的相似度,经过多轮计算后,结果收敛,趋向一个极值。
迭代次数与相似度的精确值相关(精确到小数点后位数)。
因此迭代次数可以通过计算进行调整。
相关学者发现,使用C 的参数和迭代的参数密切相关,建议在实现精确度不低于1%的情况下,C 取值为0.6,迭代次数为6。
[10]SimRank++算法由于是迭代性密集计算,因此在实际操作中,可以采用多线程计算提高计算效率。
具体实现方法如下:在定义2中,可以将所有访问a 的集合和访问b 的集合的组合,划分到不同线程的计算单元,线程计算单元划分依据可以是所在机器的CPU 核数,或者其他自定义数量。
然后将计算结果汇总。
算法分成2个阶段:首先,根据定义2计算课件内容的相似值矩阵M,相似值矩阵M 中元素数值为课程之间的相似距离值,其次为图像化表示课程内容的相关度,可以通过汇聚算法来进行聚类的划分。
在聚类算法选择中有以下因素需要考虑:首先无法预测聚类个数的范围,其次个体特征更多是内容之间的差距,随着内容数量的增加,计算聚簇的代价就越高。
基于以上因素,相关学者推荐使用hierarchy 算法作为聚簇的算法模型[7]。
四、实验环境以及结果分析由于基于关联算法的文章中很少公布其数据集,和本文算法没有直接对比的样本,顾本文仅仅分析该结果的现实意义以及该结果对于教学可能的促进作用。
本次研究的数据取自浙江大学伊利诺伊大学厄巴纳香槟校区联合学院2018-2019年秋季Calculs3课程使用blackboard 平台的数据,数据的抽取为(用户ID、访问课程内容ID、访问时间)。
其中学生数量为30,内容数量为72。
实现的开发环境为Win7平台,运行平台为jruby1.95(因为默认的ruby 运行环境本身不支持利用多线程提高运算效率)。
为对比在使用SimRank++算法前后课件内容的关联度,基于篇幅所限,本文截取部分数据来比较在使用hierarchy 算法时候的汇聚效果。
样本数据如表1所示。
在不使用Simrank++算法情况下,课程内容汇聚效果如图2所示。
在默认情况下,Hierarchy 汇聚算法采用访问的次数作为汇聚的依据,因此,可以看到课件3、课件4的相似度最高,其他课件相似度相对较低。