應用:資料、圖與動力系統
PageRank
PageRank 用一個想法給網頁的重要性打分:若有重要的頁面連結到某頁,則該頁就重要。設想一位衝浪者永遠隨機點擊連結;PageRank 就是長期內停留在每個頁面上的時間比例。熱門頁面,以及被熱門頁面引用的頁面,會累積造訪。
具體地,構造一個行隨機的連結矩陣,其第 j 行把頁面 j 的投票均分給它所連結的各頁面。為保證答案唯一,摻入隨機傳送:M = d * P + (1 - d) * (1/n) * J,其中 d 約為 0.85,J 是全一矩陣,1/n 是均勻跳轉。如今 M 是正的隨機矩陣,故佩龍-弗羅貝尼烏斯定理給出唯一的正主導特徵向量。
PageRank 恰是 M 的平穩分佈:特徵值 1 對應的特徵向量,等價地是 M^k 作用於任意初值的極限。實踐中用冪法計算它,迭代 r -> M r 直到穩定;即便面對數十億頁面也可行,因為 M 是稀疏矩陣加上一個秩一修正。
為何重要:PageRank 把特徵理論變成了一個搜尋帝國,同一配方能為任何可建模為圖的事物排名(引用、社交影響、道路重要性)。警示在於它可被操縱(連結農場)且不分主題,這正是現代排名要在其上疊加許多其他信號的原因。
M = 0.85 * P + 0.15 * (1/n) * J; solve r = M r, sum(r) = 1 (power iteration)
PageRank 是經傳送混合的連結矩陣 M 的主導特徵向量。
傳送項 (1 - d) 身兼兩職:它使矩陣不可約且非週期(故平穩向量唯一),並拯救了沒有出鏈的懸掛頁面,否則這些頁面會讓機率洩漏。
又稱
另見