Источник: лекция Максима Хлопотова, 14 сентября 2026. Конспект составлен по записи занятия.

Главное по курсу

  • Курс посвящён анализу данных и информационному поиску, прежде всего задачам ранжирования: по явному или неявному запросу пользователя нужно упорядочить объекты по релевантности.
  • Связанные темы: классический поиск, рекомендательные системы, Learning to Rank (LTR), семантический поиск, векторные представления и RAG.
  • Оценивание: три лабораторные работы по 30 баллов и зачёт до 20 баллов. Для зачёта достаточно набрать 60 баллов; максимум с учётом зачёта — 110.
  • Лабораторные можно сдавать в произвольном порядке. «Работа 1/2/3» в дедлайнах означает порядок вашей сдачи, а не номер лабораторной.
  • Профессиональный опыт по теме может быть зачтён вместо лабораторной: IR/анализ текстов и данных — ЛР1, рекомендательные системы — ЛР2, LLM/RAG — ЛР3. Перезачёт нужно согласовывать и сдавать заранее; личный проект рассматривается индивидуально.

CRISP-DM: анализ данных как жизненный цикл

Модель не сводится к обучению модели. В CRISP-DM шесть взаимосвязанных этапов:

  1. Business Understanding — сформулировать цель, ценность и бизнес-метрики.
  2. Data Understanding — проверить, какие данные есть, их качество и достаточность; провести EDA.
  3. Data Preparation — очистка, обработка пропусков и выбросов, кодирование признаков, подготовка мультимодальных данных.
  4. Modeling — выбрать семейство моделей, настроить и валидировать.
  5. Evaluation — оценить не только ML-метрики, но и влияние решения на исходную бизнес-цель.
  6. Deployment — внедрить решение в процесс.

Ключевые выводы:

  • Сначала нужна цель, а не «применим ИИ». ML-метрика сама по себе не доказывает ценность решения.
  • На каждом этапе должны появляться переиспользуемые артефакты: описание задачи, отчёт по данным, подготовленный датасет, модель, результаты оценки.
  • Этапы итеративны: анализ данных может показать, что исходная задача неразрешима имеющимися данными или требует другой постановки.
  • Пример: предсказание отчисления полезно вузу не ради точности прогноза, а чтобы вовремя выявить студентов в зоне риска и изменить образовательный процесс. Поэтому надо заранее определить доступные действия и критерии успеха.

CRISP-ML(Q) и эксплуатация

После деплоя жизненный цикл не заканчивается. В CRISP-ML(Q) контроль качества и рисков встроен во все этапы, а после внедрения необходимы мониторинг и обслуживание:

  • отслеживание качества и деградации модели;
  • контроль data drift и concept drift;
  • проверка того, что модель продолжает помогать бизнес-процессу.

Принцип: garbage in, garbage out — качество и способ подготовки данных часто определяют результат не меньше, чем выбор алгоритма.

Графы для анализа данных и поиска

Граф задаётся вершинами и рёбрами; смысл им назначает исследователь.

ПредставлениеВершиныРёбраЧто можно узнать
Сеть цитированийпубликации, авторы или журналыссылки между публикациямиавторитетные работы, сообщества, смежные области
Граф ключевых словключевые словасовместное появление в публикациитемы, важные и связывающие термины
Граф публикацийпубликацииобщие ключевые слова; вес — их числопохожие публикации, поиск ближайших работ
Web-графвеб-страницыгиперссылкиавторитетность страниц

Для хранения разреженных графов обычно используют список смежности или список рёбер; в ЛР1 рекомендована библиотека NetworkX.

Центральности и сообщества

  • Degree centrality — количество связей; показывает популярные или часто встречающиеся термины.
  • Betweenness centrality — доля кратчайших путей, проходящих через вершину; находит «мосты» между тематическими подграфами.
  • Другие применимые меры: eigenvector и closeness centrality.
  • Кластеризация графа ищет сообщества с более плотными внутренними связями; качество разбиения можно оценить модулярностью.

Высокая betweenness у ключевого слова может означать не его общую частотность, а роль связующего понятия между двумя темами.

PageRank и HITS

PageRank ранжирует страницу по ссылочной структуре. Важна не только численность входящих ссылок, но и авторитетность ссылающихся страниц. Интерпретация: вероятность попасть на страницу при случайном веб-сёрфинге.

  • Пользователь с вероятностью около 0,85 переходит по исходящей ссылке, а с оставшейся вероятностью телепортируется на случайную страницу.
  • Коэффициент затухания предотвращает проблемы тупиков и ловушек в графе.
  • В поиске сначала отбирают документы, соответствующие запросу, затем ранжируют кандидатов: это общий паттерн IR и рекомендаций — filter / retrieve → rank.

HITS различает два типа полезных документов:

  • authority — авторитетный источник по теме;
  • hub — хорошая страница-навигация, ссылающаяся на авторитетные источники.

В отличие от глобального PageRank, HITS полезен для тематической, query-dependent оценки и возвращает два отдельных score.

Анализ текстового корпуса

Законы Ципфа и Хипса

  • Закон Ципфа: частота слова примерно обратно пропорциональна его рангу. Самые частые слова обычно дают мало различающей информации и создают шум.
  • Закон Хипса: словарь растёт с объёмом корпуса, хотя скорость роста постепенно снижается. Полного конечного словаря естественного языка построить нельзя: новые документы продолжают приносить новые слова.

Практика:

  • Используйте готовые стоп-слова языка и выявляйте корпус-специфичные стоп-слова. Например, в корпусе статей по ML словосочетание machine learning может быть частым, но плохо различать документы.
  • Рост словаря нужно учитывать при проектировании индекса и обработке новых документов.

Предобработка и токенизация

Минимальный пайплайн: токенизация → очистка → стоп-слова → нормализация → извлечение ключевых слов. Нельзя применять его механически: нужно проверять результаты и исправлять выявленные проблемы.

  • Токен — не всегда целое слово: сложны сокращения, URL, формулы и составные слова.
  • Современные языковые модели используют subword-токенизацию, например Byte Pair Encoding (BPE): слово разбивается на повторяющиеся части. Это ограничивает словарь и позволяет обрабатывать ранее не встречавшиеся слова.
  • Стемминг отсекает аффиксы и ищет основу; быстрый, но для русского часто грубый.
  • Лемматизация приводит слово к словарной форме; обычно предпочтительнее для качественного анализа русских текстов.
  • Нормализация обязательна для ключевых слов: model и models не должны стать разными вершинами графа по смысловой причине.
  • Для ключевых фраз нужны не только униграммы, но при необходимости биграммы и триграммы. TF-IDF может быть хорошим базовым методом при корректной очистке, n-граммах и нормализации.

Что делать в ЛР1

  1. Выбрать узкую тему и собрать не менее 300 научных публикаций после 2020 года через arXiv API.
  2. Провести EDA корпуса: описать данные, построить частотные визуализации и проверить закон Ципфа.
  3. Извлечь и вручную проверить ключевые слова из заголовков и аннотаций; исправить проблемы нормализации, числа и качества ключевых слов.
  4. Построить граф ключевых слов по совместной встречаемости, найти сообщества, оценить модулярность и интерпретировать кластеры.
  5. Рассчитать не менее трёх центральностей и объяснить результаты.
  6. Построить взвешенный граф публикаций по общим ключевым словам и реализовать поиск похожих публикаций.

Полное формальное задание, критерии и дедлайны: Материалы курса.