吳志強(qiáng) 王義翠 馬慧娟
(1.武漢大學(xué)信息管理學(xué)院 湖北武漢 430072;2.湖北省圖書(shū)館 湖北武漢 430060)
作為社會(huì)信息基礎(chǔ)設(shè)施之一的數(shù)字圖書(shū)館,是以信息、知識(shí)資源為支撐的信息服務(wù)和知識(shí)服務(wù)環(huán)境,承擔(dān)著為用戶提供信息服務(wù)的重要責(zé)任。個(gè)性化信息服務(wù)是提高圖書(shū)館信息服務(wù)質(zhì)量和信息資源使用效率的重要手段,它以用戶為中心,根據(jù)用戶的個(gè)性化需求開(kāi)展信息服務(wù),具有很強(qiáng)的針對(duì)性和主動(dòng)性,已成為數(shù)字圖書(shū)館的主要服務(wù)模式。然而,隨著數(shù)字資源越來(lái)越多,人們獲取有用資源的可能性越來(lái)越小。面對(duì)這種現(xiàn)實(shí),如何為用戶提供有效的個(gè)性化信息服務(wù),是數(shù)字圖書(shū)館建設(shè)面臨的重要問(wèn)題。個(gè)性化信息推薦服務(wù)是一種在分析預(yù)測(cè)用戶個(gè)體信息需求基礎(chǔ)上向用戶主動(dòng)提供其可能需要但又無(wú)法獲取的信息資源的服務(wù)方式,是解決這一問(wèn)題的重要方法之一,而基于用戶-資源協(xié)同驅(qū)動(dòng)的個(gè)性化推薦模式則是個(gè)性化信息推薦服務(wù)的主要模式。提供個(gè)性化協(xié)同信息推薦服務(wù)在電子商務(wù)領(lǐng)域已經(jīng)有了廣泛應(yīng)用,一些大型的電子商務(wù)網(wǎng)站如Amazon.com就用它來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)用戶的商品信息推薦,主動(dòng)向目標(biāo)用戶推薦其可能需要或者最感興趣的商品信息。這種主動(dòng)向用戶提供其最感興趣資源的信息推送服務(wù)方法和技術(shù)正是數(shù)字圖書(shū)館在進(jìn)行個(gè)性化信息服務(wù)時(shí)所需要的。本文分析協(xié)同推薦系統(tǒng)應(yīng)用于數(shù)字圖書(shū)館的可行性,并構(gòu)建數(shù)字圖書(shū)館協(xié)同信息推薦服務(wù)模型。
協(xié)同推薦算法是個(gè)性化信息推薦服務(wù)及其實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ),又被稱之為協(xié)同過(guò)濾算法(CF,Collaborative Filtering)。協(xié)同過(guò)濾算法主要應(yīng)用在電子商務(wù)領(lǐng)域,其目的是從用戶已有的消費(fèi)記錄中快速、準(zhǔn)確地推薦目標(biāo)用戶可能最感興趣的商品(資源)。協(xié)同過(guò)濾這一概念首次由Goldberg、Nicols、Oki及Terry(1992)提出并應(yīng)用于一個(gè)小型的Tapestry系統(tǒng)中〔1〕。作為協(xié)同過(guò)濾推薦系統(tǒng)的雛形,Tapestry展示了一種新的信息推薦思想,但存在許多技術(shù)上的不足。其后,Resnick P、Iacovou N和 Suchak M(1994)對(duì)該算法進(jìn)行了改進(jìn),設(shè)計(jì)了基于評(píng)分的協(xié)同過(guò)濾算法,并應(yīng)用到了自動(dòng)協(xié)同過(guò)濾推薦系統(tǒng)中,如用來(lái)推薦新聞和電影的GroupLens〔2〕。
協(xié)同過(guò)濾算法主要有兩種類型:基于用戶的協(xié)同過(guò)濾推薦算法〔3-4〕和基于資源(項(xiàng)目)的協(xié)同過(guò)濾推薦算法〔5-8〕?;谟脩舻膮f(xié)同過(guò)濾推薦算法根據(jù)目標(biāo)用戶的最近鄰居(最相似的若干用戶)對(duì)某個(gè)資源(項(xiàng)目)的評(píng)分來(lái)預(yù)測(cè)目標(biāo)用戶對(duì)該資源(項(xiàng)目)的評(píng)分;基于資源(項(xiàng)目)的協(xié)同過(guò)濾推薦算法則認(rèn)為用戶對(duì)不同項(xiàng)目的評(píng)分存在相似性,當(dāng)需要估計(jì)用戶對(duì)某個(gè)項(xiàng)目的評(píng)分時(shí),可以用用戶對(duì)該資源的若干相似資源的評(píng)分進(jìn)行估計(jì)〔9〕。相似性計(jì)算是協(xié)同過(guò)濾推薦算法中最關(guān)鍵的一步,所用的方法主要有三種:余弦相似法、修正的余弦相似法以及Pearson相關(guān)相似法〔5-9〕。當(dāng)系統(tǒng)向用戶推薦資源時(shí)大多采用平均加權(quán)策略〔10-14〕。但是,隨著系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)大,用戶數(shù)量和資源項(xiàng)目數(shù)據(jù)急劇增加,造成用戶-資源矩陣的極端稀疏性〔8〕、對(duì)新用戶不能產(chǎn)生推薦的冷啟動(dòng)〔15-16〕以及推薦速度慢〔17-18〕等問(wèn)題,從而導(dǎo)致用戶最近鄰居和項(xiàng)目最近鄰居的計(jì)算準(zhǔn)確性降低,推薦系統(tǒng)的推薦質(zhì)量急劇下降,由此,人們利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、貝葉斯分類法以及K-means聚類算法等方法來(lái)優(yōu)化協(xié)同推薦算法。在協(xié)同過(guò)濾算法的應(yīng)用過(guò)程中,Daniel Lemire和Anna Maclachlan(2005)等人還提出了Slope One算法〔19〕,該算法具有執(zhí)行效率高、推薦正確性好等優(yōu)點(diǎn)。
目前,利用協(xié)同過(guò)濾算法設(shè)計(jì)的信息推薦系統(tǒng)已得到廣泛的應(yīng)用,許多大型電子商務(wù)網(wǎng)站都利用這種系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶的資源推薦,如Amazon、CDNow、Drugstore 和 Moviefinder等〔20〕。
協(xié)同信息推薦的核心在于根據(jù)用戶的需求、興趣愛(ài)好以及用戶群體使用商品或?qū)ι唐吩u(píng)價(jià)的歷史信息,分析用戶(或商品資源)之間的相似性,主動(dòng)向目標(biāo)用戶推薦其可能需要或者最感興趣的商品信息。這種主動(dòng)向用戶提供其最感興趣資源的信息推送服務(wù)方法和技術(shù)正是數(shù)字圖書(shū)館在進(jìn)行個(gè)性化信息服務(wù)時(shí)所需要的。然而,協(xié)同推薦系統(tǒng)在數(shù)字圖書(shū)館中并沒(méi)有得到很好的應(yīng)用。從文獻(xiàn)調(diào)查的結(jié)果看,國(guó)外近年來(lái)才開(kāi)始逐漸重視這一領(lǐng)域的應(yīng)用研究,而我國(guó)則更是處在探索階段。
近年來(lái),協(xié)同推薦系統(tǒng)逐漸應(yīng)用到數(shù)字圖書(shū)館中,并正在成為該領(lǐng)域的主要研究主題之一〔21-22〕。Andre Vellino和David Zeber(2007)就認(rèn)為,“一個(gè)學(xué)術(shù)論文推薦系統(tǒng)能提高科學(xué)家們從數(shù)字圖書(shū)館中發(fā)現(xiàn)新知識(shí)的能力。”〔23〕Andreas Geyer - Schulz、Andreas Neumann 和 Anke Thede(2007)等人為圖書(shū)館推薦系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一個(gè)三層分布式體系結(jié)構(gòu)〔24〕,并應(yīng)用于加利福尼亞大學(xué)伯克利分校圖書(shū)館中。C.Porcel、J.M.Moreno和E.Herrera-Viedma(2009)等人借助模糊集理論設(shè)計(jì)了一個(gè)協(xié)同推薦系統(tǒng)以幫助大學(xué)數(shù)字圖書(shū)館用戶獲取研究資源〔25-26〕,其目的是通過(guò)協(xié)同推薦資源的方式去發(fā)現(xiàn)跨學(xué)科研究團(tuán)體之間是否存在協(xié)作的可能性,從而提高大學(xué)在科學(xué)研究中的社會(huì)合作效率。
實(shí)際上,數(shù)字圖書(shū)館協(xié)同推薦系統(tǒng)的主要目的就是要實(shí)現(xiàn)用戶的個(gè)性化服務(wù)。Nadine Dalton Speidel(2007)就指出,目前數(shù)字圖書(shū)館推薦系統(tǒng)的應(yīng)用主要集中在信息和服務(wù)的個(gè)性化方面〔27〕。Grace Burchard(2007)認(rèn)為,推薦系統(tǒng)的恰當(dāng)運(yùn)用可以成為數(shù)字圖書(shū)館的有力工具,當(dāng)用戶對(duì)推薦系統(tǒng)表現(xiàn)出興趣時(shí),數(shù)字圖書(shū)館就應(yīng)該提供個(gè)性化的服務(wù),利用圖書(shū)館推薦系統(tǒng)為用戶提供及時(shí)、準(zhǔn)確與適合的指導(dǎo)性資源〔28〕。
在我國(guó),由于有關(guān)利用數(shù)字圖書(shū)館推薦系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)個(gè)性化信息服務(wù)的研究才剛剛開(kāi)始,還處在實(shí)踐探索階段。李君君(2006)等人根據(jù)用戶描述文件和資源描述文件,利用協(xié)同過(guò)濾推薦算法為用戶提供個(gè)性化推薦服務(wù)提出了理論探討〔29〕。為了使協(xié)同過(guò)濾推薦系統(tǒng)在數(shù)字圖書(shū)館中的應(yīng)用能引起國(guó)內(nèi)學(xué)界的關(guān)注,美國(guó)康涅狄格州立大學(xué)通信信息與圖書(shū)館學(xué)學(xué)院劉燕權(quán)博士在《圖書(shū)情報(bào)工作》2007年第12期上組織了一期“推薦系統(tǒng)與數(shù)字圖書(shū)館”的專題文章〔27,30-32〕,以美國(guó)為背景,向國(guó)內(nèi)讀者分析并介紹了國(guó)外推薦系統(tǒng)技術(shù)在數(shù)字圖書(shū)館中的實(shí)踐與經(jīng)驗(yàn),以推動(dòng)我國(guó)學(xué)界對(duì)數(shù)字圖書(shū)館協(xié)同推薦系統(tǒng)的技術(shù)和應(yīng)用研究。在應(yīng)用方面,孫守義(2007)等人提出一種基于用戶聚類的協(xié)同過(guò)濾個(gè)性化圖書(shū)推薦系統(tǒng)的構(gòu)想〔33〕;高鳳榮(2007)等人通過(guò)組合基于評(píng)分的協(xié)同過(guò)濾算法和基于元信息的協(xié)同算法而形成混合協(xié)同算法,來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字圖書(shū)館的個(gè)性化服務(wù)系統(tǒng)〔34〕。
從國(guó)內(nèi)外對(duì)協(xié)同信息推薦在數(shù)字圖書(shū)館應(yīng)用的研究現(xiàn)狀可以看出,協(xié)同信息推薦應(yīng)用于數(shù)字圖書(shū)館個(gè)性化服務(wù),創(chuàng)建數(shù)字圖書(shū)館協(xié)同信息推薦系統(tǒng),在完善數(shù)字圖書(shū)館個(gè)性化信息服務(wù)、促進(jìn)數(shù)字圖書(shū)館的建設(shè)與發(fā)展方面都具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和理論價(jià)值。
在數(shù)字圖書(shū)館的個(gè)性化信息服務(wù)過(guò)程中,獲取用戶的個(gè)性化信息需求是其中基礎(chǔ)而關(guān)鍵的步驟。一般情況下,系統(tǒng)利用用戶注冊(cè)時(shí)所提供的興趣偏好作為用戶信息需求的基礎(chǔ),然后利用用戶在使用數(shù)字圖書(shū)館過(guò)程中所產(chǎn)生的信息行為挖掘用戶潛在信息需求,補(bǔ)充用戶信息需求的渠道。協(xié)同信息推薦算法則是根據(jù)相同(似)興趣愛(ài)好的其他用戶的信息行為,挖掘和引導(dǎo)目標(biāo)用戶的信息需求,開(kāi)辟用戶信息需求獲取的新途徑,以此來(lái)完善用戶的信息需求,并將用戶的信息需求轉(zhuǎn)化為信息資源選擇、集成、按需傳遞以及服務(wù)優(yōu)化的動(dòng)態(tài)過(guò)程。用戶-資源的協(xié)同推薦改變以往圖書(shū)館只根據(jù)單個(gè)用戶的信息需求提供信息服務(wù)這一傳統(tǒng)方法,充分利用其他具有相同(似)信息需求的用戶的信息活動(dòng),結(jié)合目標(biāo)用戶本身的信息需求,把其他用戶從數(shù)字圖書(shū)館中所獲取的有價(jià)值的信息資源推薦給還未獲取該資源的目標(biāo)用戶,擴(kuò)充目標(biāo)用戶對(duì)某一具體研究問(wèn)題的信息獲取量,挖掘和引導(dǎo)目標(biāo)用戶的信息需求,提供主動(dòng)信息服務(wù),從而提高數(shù)字圖書(shū)館的信息服務(wù)質(zhì)量。
信息資源的價(jià)值在于它能為眾多具有相同信息需求的用戶所使用,以發(fā)揮其社會(huì)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。協(xié)同信息推薦充分利用了用戶-資源的協(xié)同驅(qū)動(dòng),把有用資源推薦給更多的具有相似需求的其他用戶,可以提高數(shù)字圖書(shū)館信息資源的利用效率。數(shù)字圖書(shū)館利用用戶-資源的協(xié)同驅(qū)動(dòng)機(jī)理進(jìn)行個(gè)性化的信息推薦服務(wù),目的就是要把這些有用的資源推薦給更多的用戶,達(dá)到資源利用價(jià)值的最大化。
信息資源推薦服務(wù)可以提高用戶利用圖書(shū)館獲取知識(shí)的能力。對(duì)于用戶(特別是廣大的研究者)來(lái)說(shuō),全面收集有關(guān)特定研究主題的相關(guān)資源,掌握第一手資料,是分析、解決問(wèn)題的重要前提?,F(xiàn)實(shí)的情況是用戶就某一研究主題苦于收集不全資料、無(wú)從獲取有用的信息資源。數(shù)字圖書(shū)館個(gè)性化信息推薦服務(wù)根據(jù)用戶的個(gè)性化需求,并結(jié)合其他用戶及其信息行為的協(xié)同驅(qū)動(dòng),向目標(biāo)用戶推薦其需要但又還未獲取的有用資源,用戶在獲取有用資源的同時(shí)也從中獲取更多的知識(shí),提高其研究能力。
用戶-資源協(xié)同驅(qū)動(dòng)的個(gè)性化信息推薦服務(wù),可以創(chuàng)建一種新的數(shù)字圖書(shū)館個(gè)性化服務(wù)機(jī)制,為數(shù)字圖書(shū)館信息服務(wù)、知識(shí)服務(wù)的個(gè)性化提供新的理論支持和解決方案。利用用戶與資源共同驅(qū)動(dòng)的協(xié)同推薦技術(shù)為用戶提供主動(dòng)的信息推薦服務(wù),在數(shù)字圖書(shū)館個(gè)性化服務(wù)的“以用戶為中心、按需提供、主動(dòng)服務(wù)、個(gè)性化服務(wù)”理念基礎(chǔ)上增加了“用戶-資源協(xié)同、按需提供與協(xié)同推薦統(tǒng)一”的協(xié)同信息服務(wù)理念,并通過(guò)協(xié)同推薦技術(shù)構(gòu)建個(gè)性化信息推薦模型來(lái)實(shí)現(xiàn)這一理念,這將進(jìn)一步完善數(shù)字圖書(shū)館個(gè)性化信息服務(wù)理論和技術(shù)。
數(shù)字圖書(shū)館要實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)用戶的個(gè)性化信息推薦服務(wù),關(guān)鍵在于個(gè)性化信息推薦模型的構(gòu)建。構(gòu)建個(gè)性化信息推薦服務(wù)模型的目的是要建立個(gè)性化推薦服務(wù)模型的體系結(jié)構(gòu),利用協(xié)同過(guò)濾推薦技術(shù)完成用戶需求的分析、資源的獲取以及資源向用戶的協(xié)同推薦等一系列流程。
個(gè)性化信息推薦服務(wù)需要充分理解目標(biāo)用戶的個(gè)性化需求,同時(shí)還要結(jié)合其他擁有相似偏好用戶的信息使用行為及其對(duì)資源的評(píng)價(jià),把用戶最需要的、但又未獲取的信息資源推薦并推送給目標(biāo)用戶,因此基于協(xié)同推薦的數(shù)字圖書(shū)館個(gè)性化信息推薦模型可以如圖1所示。
數(shù)字圖書(shū)館個(gè)性化信息推薦服務(wù)模型可以分為三層:資源層、業(yè)務(wù)邏輯層以及用戶服務(wù)層。(1)資源層:一方面調(diào)度館藏的各類數(shù)字資源,另一方面利用用戶的共性需求,通過(guò)元搜索獲取Web信息資源以及其他館際共享資源,建立系統(tǒng)與外部資源的開(kāi)放性鏈接;實(shí)現(xiàn)資源整合與管理。(2)業(yè)務(wù)邏輯層:儲(chǔ)存用戶利用資源的歷史記錄,執(zhí)行用戶-資源數(shù)據(jù)集的一致性維護(hù),自動(dòng)維護(hù)需求與信息資源之間的一致性;利用用戶-資源共同驅(qū)動(dòng)的協(xié)同過(guò)濾推薦算法實(shí)現(xiàn)資源的個(gè)性化推薦;把推薦的信息資源推送給用戶的信息空間,實(shí)現(xiàn)用戶的個(gè)性化推送服務(wù)。(3)用戶服務(wù)層:為用戶創(chuàng)建個(gè)性化信息空間用以接收系統(tǒng)推送的資源,同時(shí)也允許用戶的自定義;儲(chǔ)存用戶的個(gè)性化信息需求,分析并維護(hù)用戶信息需求;接受系統(tǒng)個(gè)性化推送服務(wù)的結(jié)果集,并提供友好、方便的信息導(dǎo)航、查詢和信息資源的按需整合。
協(xié)同推薦機(jī)制主要體現(xiàn)在業(yè)務(wù)邏輯層,其基本流程是:(1)數(shù)字圖書(shū)館的各用戶在檢索資源或者圖書(shū)館向用戶推送資源的時(shí)候,用戶根據(jù)資源與需求的匹配程度對(duì)所獲取的資源進(jìn)行評(píng)價(jià),該評(píng)價(jià)信息被保存在用戶-資源評(píng)分?jǐn)?shù)據(jù)集中,作為協(xié)同信息推薦的基本組成部分。(2)系統(tǒng)根據(jù)各用戶的信息需求及其信息行為對(duì)用戶進(jìn)行聚類,計(jì)算目標(biāo)用戶的鄰居(即具有相似偏好的用戶),從而獲得目標(biāo)用戶及其相鄰用戶的信息需求。(3)根據(jù)用戶-資源評(píng)分?jǐn)?shù)據(jù)集中相鄰用戶的資源使用歷史數(shù)據(jù),并結(jié)合目標(biāo)用戶的信息需求,向目標(biāo)用戶推薦Top-N個(gè)資源。這些資源對(duì)于目標(biāo)用戶來(lái)說(shuō)是其未曾獲取的并且又是潛在有用的,其潛在有用性取決于相似偏好用戶對(duì)該資源的高評(píng)價(jià)。(4)系統(tǒng)把這Top-N個(gè)資源主動(dòng)推送給目標(biāo)用戶,在這一過(guò)程中,目標(biāo)用戶需要對(duì)這些資源進(jìn)行評(píng)價(jià),其結(jié)果也被保存到用戶-資源評(píng)分?jǐn)?shù)據(jù)集中,作為對(duì)其他用戶進(jìn)行信息推薦的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。(5)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)、重復(fù)執(zhí)行以上四個(gè)步驟,實(shí)現(xiàn)數(shù)字圖書(shū)館對(duì)各用戶的個(gè)性化信息推薦及其推送服務(wù)。數(shù)字圖書(shū)館個(gè)性化協(xié)同信息推薦模型的實(shí)現(xiàn)不僅可以最大限度地挖掘目標(biāo)用戶的潛在信息需求,同時(shí)也實(shí)現(xiàn)向目標(biāo)用戶推薦并主動(dòng)推送符合其信息需求的資源,提高了資源的利用效率。
圖1 基于用戶-資源協(xié)同過(guò)濾推薦算法的個(gè)性化信息推薦服務(wù)模型
鑒于協(xié)同信息推薦對(duì)數(shù)字圖書(shū)館個(gè)性化服務(wù)的重要作用,本文從理論上提出了基于協(xié)同推薦的數(shù)字圖書(shū)館個(gè)性化信息推薦服務(wù)模型。該模型還需要通過(guò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)以驗(yàn)證其可行性與可用性;同時(shí)該模型也需要在數(shù)字圖書(shū)館中進(jìn)行應(yīng)用研究,以體現(xiàn)數(shù)字圖書(shū)館個(gè)性化信息推薦服務(wù)的現(xiàn)實(shí)意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。這將是我們下一階段的研究?jī)?nèi)容和具體實(shí)踐工作。
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