应用:数据、图与动力系统

PageRank

PageRank 用一个想法给网页的重要性打分:若有重要的页面链接到某页,则该页就重要。设想一位冲浪者永远随机点击链接;PageRank 就是长期内停留在每个页面上的时间比例。热门页面,以及被热门页面引用的页面,会累积访问。

具体地,构造一个列随机的链接矩阵,其第 j 列把页面 j 的投票均分给它所链接的各页面。为保证答案唯一,掺入随机传送:M = d * P + (1 - d) * (1/n) * J,其中 d 约为 0.85,J 是全一矩阵,1/n 是均匀跳转。如今 M 是正的随机矩阵,故佩龙-弗罗贝尼乌斯定理给出唯一的正主导特征向量。

PageRank 恰是 M 的平稳分布:特征值 1 对应的特征向量,等价地是 M^k 作用于任意初值的极限。实践中用幂法计算它,迭代 r -> M r 直到稳定;即便面对数十亿页面也可行,因为 M 是稀疏矩阵加上一个秩一修正。

为何重要:PageRank 把特征理论变成了一个搜索帝国,同一配方能为任何可建模为图的事物排名(引用、社交影响、道路重要性)。警示在于它可被操纵(链接农场)且不分主题,这正是现代排名要在其上叠加许多其他信号的原因。

M = 0.85 * P + 0.15 * (1/n) * J; solve r = M r, sum(r) = 1 (power iteration)

PageRank 是经传送混合的链接矩阵 M 的主导特征向量。

传送项 (1 - d) 身兼两职:它使矩阵不可约且非周期(故平稳向量唯一),并拯救了没有出链的悬挂页面,否则这些页面会让概率泄漏。

又称
Google PageRankrandom surfer model