Googlen PageRankin matematiikka

Tämän tutkielman tarkoituksena on esitellä matematiikkaa, johon Googlen hakutulosten järjestämiseen käyttämä PageRank-algoritmi perustuu. Tutkielmassa hyödynnetään lineaarialgebran, graafien ja Markovin ketjujen teorian yhteyksiä, joiden avulla algoritmin matemaattinen muoto saadaan esitettyä. Hyv...

Full description

Bibliographic Details
Main Author: Hirvelä, Juulia
Other Authors: Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta, Faculty of Sciences, Matematiikan ja tilastotieteen laitos, Department of Mathematics and Statistics, Jyväskylän yliopisto, University of Jyväskylä
Format: Master's thesis
Language:fin
Published: 2023
Subjects:
Online Access: https://jyx.jyu.fi/handle/123456789/87698
_version_ 1826225724554477568
author Hirvelä, Juulia
author2 Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta Faculty of Sciences Matematiikan ja tilastotieteen laitos Department of Mathematics and Statistics Jyväskylän yliopisto University of Jyväskylä
author_facet Hirvelä, Juulia Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta Faculty of Sciences Matematiikan ja tilastotieteen laitos Department of Mathematics and Statistics Jyväskylän yliopisto University of Jyväskylä Hirvelä, Juulia Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta Faculty of Sciences Matematiikan ja tilastotieteen laitos Department of Mathematics and Statistics Jyväskylän yliopisto University of Jyväskylä
author_sort Hirvelä, Juulia
datasource_str_mv jyx
description Tämän tutkielman tarkoituksena on esitellä matematiikkaa, johon Googlen hakutulosten järjestämiseen käyttämä PageRank-algoritmi perustuu. Tutkielmassa hyödynnetään lineaarialgebran, graafien ja Markovin ketjujen teorian yhteyksiä, joiden avulla algoritmin matemaattinen muoto saadaan esitettyä. Hyvä hakukone tarjoaa hakutuloksissaan ensimmäisenä sellaisia sivuja, jotka ovat netinselaajan mielestä hyödyllisiä. Google-hakukone käyttää sivun tärkeyden selvittämiseen omaa PageRank-algoritmiaan, joka laskee jokaiselle nettisivulle tärkeysarvon eli PageRankin. Hakutulokset järjestetään tämän arvon perusteella suuruusjärjestykseen. Sivun PageRank määräytyy sivulle johtavien linkkien määrästä ja viittaavien sivujen tärkeydestä. Algoritmi perustuu World Wide Webin linkkirakenteen esittämiseen suunnattuna graafina. Graafin informaatiosta muodostetaan matriisi, jonka itseisarvoltaan suurinta ominaisarvoa vastaava ominaisvektori on niin sanottu PageRank-vektori. Algoritmin tarkoituksena on saada selville tämä vektori, koska se pitää sisällään sivujen PageRankit. Ominaisarvon ja sitä vastaavaa vektorin laskeminen suoraan matriisin ominaisarvoyhtälöstä olisi kuitenkin liian työlästä, joten tätä varten työssä esitellään iteratiivinen prosessi nimeltä potenssimenetelmä, jossa mielivaltaisesti valittua aloitusvektoria kerrotaan toistuvasti edellä muodostetulla matriisilla. Jotta menetelmää voidaan hyödyntää, täytyy ensin varmistua siitä, että sen avulla laskettava vektorijono suppenee. Tämä asettaa edellä muodostetulle matriisille tietyt vaatimukset. Tutkielmassa huomataan, että mikäli matriisi on muistittoman stokastisen prosessin primitiivinen siirtymämatriisi, potenssimenetelmällä muodostettu vektorijono suppenee kohti PageRank-vektoria, joka vastaa itse asiassa kyseisen stokastisen prosessin tasapainotilaa. Jonon suppenemisen ehtoja selvittäessä tutustutaan muun muassa redusoituviin matriiseihin, Perronin ja Frobeniuksen lauseeseen sekä Markovin ketjuihin.
first_indexed 2023-06-13T20:01:09Z
format Pro gradu
free_online_boolean 1
fullrecord [{"key": "dc.contributor.advisor", "value": "Juutinen, Petri", "language": "", "element": "contributor", "qualifier": "advisor", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.author", "value": "Hirvel\u00e4, Juulia", "language": "", "element": "contributor", "qualifier": "author", "schema": "dc"}, {"key": "dc.date.accessioned", "value": "2023-06-13T08:42:32Z", "language": null, "element": "date", "qualifier": "accessioned", "schema": "dc"}, {"key": "dc.date.available", "value": "2023-06-13T08:42:32Z", "language": null, "element": "date", "qualifier": "available", "schema": "dc"}, {"key": "dc.date.issued", "value": "2023", "language": "", "element": "date", "qualifier": "issued", "schema": "dc"}, {"key": "dc.identifier.uri", "value": "https://jyx.jyu.fi/handle/123456789/87698", "language": null, "element": "identifier", "qualifier": "uri", "schema": "dc"}, {"key": "dc.description.abstract", "value": "T\u00e4m\u00e4n tutkielman tarkoituksena on esitell\u00e4 matematiikkaa, johon Googlen hakutulosten j\u00e4rjest\u00e4miseen k\u00e4ytt\u00e4m\u00e4 PageRank-algoritmi perustuu. Tutkielmassa hy\u00f6dynnet\u00e4\u00e4n lineaarialgebran, graafien ja Markovin ketjujen teorian yhteyksi\u00e4, joiden avulla algoritmin matemaattinen muoto saadaan esitetty\u00e4. \n\tHyv\u00e4 hakukone tarjoaa hakutuloksissaan ensimm\u00e4isen\u00e4 sellaisia sivuja, jotka ovat netinselaajan mielest\u00e4 hy\u00f6dyllisi\u00e4. Google-hakukone k\u00e4ytt\u00e4\u00e4 sivun t\u00e4rkeyden selvitt\u00e4miseen omaa PageRank-algoritmiaan, joka laskee jokaiselle nettisivulle t\u00e4rkeysarvon eli PageRankin. Hakutulokset j\u00e4rjestet\u00e4\u00e4n t\u00e4m\u00e4n arvon perusteella suuruusj\u00e4rjestykseen. Sivun PageRank m\u00e4\u00e4r\u00e4ytyy sivulle johtavien linkkien m\u00e4\u00e4r\u00e4st\u00e4 ja viittaavien sivujen t\u00e4rkeydest\u00e4. \n\tAlgoritmi perustuu World Wide Webin linkkirakenteen esitt\u00e4miseen suunnattuna graafina. Graafin informaatiosta muodostetaan matriisi, jonka itseisarvoltaan suurinta ominaisarvoa vastaava ominaisvektori on niin sanottu PageRank-vektori. Algoritmin tarkoituksena on saada selville t\u00e4m\u00e4 vektori, koska se pit\u00e4\u00e4 sis\u00e4ll\u00e4\u00e4n sivujen PageRankit. Ominaisarvon ja sit\u00e4 vastaavaa vektorin laskeminen suoraan matriisin ominaisarvoyht\u00e4l\u00f6st\u00e4 olisi kuitenkin liian ty\u00f6l\u00e4st\u00e4, joten t\u00e4t\u00e4 varten ty\u00f6ss\u00e4 esitell\u00e4\u00e4n iteratiivinen prosessi nimelt\u00e4 potenssimenetelm\u00e4, jossa mielivaltaisesti valittua aloitusvektoria kerrotaan toistuvasti edell\u00e4 muodostetulla matriisilla. \n\tJotta menetelm\u00e4\u00e4 voidaan hy\u00f6dynt\u00e4\u00e4, t\u00e4ytyy ensin varmistua siit\u00e4, ett\u00e4 sen avulla laskettava vektorijono suppenee. T\u00e4m\u00e4 asettaa edell\u00e4 muodostetulle matriisille tietyt vaatimukset. Tutkielmassa huomataan, ett\u00e4 mik\u00e4li matriisi on muistittoman stokastisen prosessin primitiivinen siirtym\u00e4matriisi, potenssimenetelm\u00e4ll\u00e4 muodostettu vektorijono suppenee kohti PageRank-vektoria, joka vastaa itse asiassa kyseisen stokastisen prosessin tasapainotilaa. Jonon suppenemisen ehtoja selvitt\u00e4ess\u00e4 tutustutaan muun muassa redusoituviin matriiseihin, Perronin ja Frobeniuksen lauseeseen sek\u00e4 Markovin ketjuihin.", "language": "fi", "element": "description", "qualifier": "abstract", "schema": "dc"}, {"key": "dc.description.provenance", "value": "Submitted by Paivi Vuorio (paelvuor@jyu.fi) on 2023-06-13T08:42:32Z\nNo. of bitstreams: 0", "language": "en", "element": "description", "qualifier": "provenance", "schema": "dc"}, {"key": "dc.description.provenance", "value": "Made available in DSpace on 2023-06-13T08:42:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0\n Previous issue date: 2023", "language": "en", "element": "description", "qualifier": "provenance", "schema": "dc"}, {"key": "dc.format.extent", "value": "34", "language": "", "element": "format", "qualifier": "extent", "schema": "dc"}, {"key": "dc.language.iso", "value": "fin", "language": null, "element": "language", "qualifier": "iso", "schema": "dc"}, {"key": "dc.rights", "value": "In Copyright", "language": null, "element": "rights", "qualifier": null, "schema": "dc"}, {"key": "dc.title", "value": "Googlen PageRankin matematiikka", "language": "", "element": "title", "qualifier": null, "schema": "dc"}, {"key": "dc.type", "value": "master thesis", "language": null, "element": "type", "qualifier": null, "schema": "dc"}, {"key": "dc.identifier.urn", "value": "URN:NBN:fi:jyu-202306133766", "language": "", "element": "identifier", "qualifier": "urn", "schema": "dc"}, {"key": "dc.type.ontasot", "value": "Master\u2019s thesis", "language": "en", "element": "type", "qualifier": "ontasot", "schema": "dc"}, {"key": "dc.type.ontasot", "value": "Pro gradu -tutkielma", "language": "fi", "element": "type", "qualifier": "ontasot", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.faculty", "value": "Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta", "language": "fi", "element": "contributor", "qualifier": "faculty", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.faculty", "value": "Faculty of Sciences", "language": "en", "element": "contributor", "qualifier": "faculty", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.department", "value": "Matematiikan ja tilastotieteen laitos", "language": "fi", "element": "contributor", "qualifier": "department", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.department", "value": "Department of Mathematics and Statistics", "language": "en", "element": "contributor", "qualifier": "department", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.organization", "value": "Jyv\u00e4skyl\u00e4n yliopisto", "language": "fi", "element": "contributor", "qualifier": "organization", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.organization", "value": "University of Jyv\u00e4skyl\u00e4", "language": "en", "element": "contributor", "qualifier": "organization", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.discipline", "value": "Matematiikan opettajankoulutus", "language": "fi", "element": "subject", "qualifier": "discipline", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.discipline", "value": "Teacher education programme in Mathematics", "language": "en", "element": "subject", "qualifier": "discipline", "schema": "dc"}, {"key": "yvv.contractresearch.funding", "value": "0", "language": "", "element": "contractresearch", "qualifier": "funding", "schema": "yvv"}, {"key": "dc.type.coar", "value": "http://purl.org/coar/resource_type/c_bdcc", "language": null, "element": "type", "qualifier": "coar", "schema": "dc"}, {"key": "dc.rights.copyright", "value": "\u00a9 The Author(s)", "language": null, "element": "rights", "qualifier": "copyright", "schema": "dc"}, {"key": "dc.rights.accesslevel", "value": "openAccess", "language": null, "element": "rights", "qualifier": "accesslevel", "schema": "dc"}, {"key": "dc.type.publication", "value": "masterThesis", "language": null, "element": "type", "qualifier": "publication", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.oppiainekoodi", "value": "4041", "language": "", "element": "subject", "qualifier": "oppiainekoodi", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.yso", "value": "Google", "language": null, "element": "subject", "qualifier": "yso", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.yso", "value": "verkkoteoria", "language": null, "element": "subject", "qualifier": "yso", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.yso", "value": "Markovin ketjut", "language": null, "element": "subject", "qualifier": "yso", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.yso", "value": "ominaisarvot", "language": null, "element": "subject", "qualifier": "yso", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.yso", "value": "algoritmit", "language": null, "element": "subject", "qualifier": "yso", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.yso", "value": "lineaarialgebra", "language": null, "element": "subject", "qualifier": "yso", "schema": "dc"}, {"key": "dc.rights.url", "value": "https://rightsstatements.org/page/InC/1.0/", "language": null, "element": "rights", "qualifier": "url", "schema": "dc"}]
id jyx.123456789_87698
language fin
last_indexed 2025-02-18T10:54:10Z
main_date 2023-01-01T00:00:00Z
main_date_str 2023
online_boolean 1
online_urls_str_mv {"url":"https:\/\/jyx.jyu.fi\/bitstreams\/3bee5546-d403-473e-b603-cc398d3dacf5\/download","text":"URN:NBN:fi:jyu-202306133766.pdf","source":"jyx","mediaType":"application\/pdf"}
publishDate 2023
record_format qdc
source_str_mv jyx
spellingShingle Hirvelä, Juulia Googlen PageRankin matematiikka Matematiikan opettajankoulutus Teacher education programme in Mathematics 4041 Google verkkoteoria Markovin ketjut ominaisarvot algoritmit lineaarialgebra
title Googlen PageRankin matematiikka
title_full Googlen PageRankin matematiikka
title_fullStr Googlen PageRankin matematiikka Googlen PageRankin matematiikka
title_full_unstemmed Googlen PageRankin matematiikka Googlen PageRankin matematiikka
title_short Googlen PageRankin matematiikka
title_sort googlen pagerankin matematiikka
title_txtP Googlen PageRankin matematiikka
topic Matematiikan opettajankoulutus Teacher education programme in Mathematics 4041 Google verkkoteoria Markovin ketjut ominaisarvot algoritmit lineaarialgebra
topic_facet 4041 Google Markovin ketjut Matematiikan opettajankoulutus Teacher education programme in Mathematics algoritmit lineaarialgebra ominaisarvot verkkoteoria
url https://jyx.jyu.fi/handle/123456789/87698 http://www.urn.fi/URN:NBN:fi:jyu-202306133766
work_keys_str_mv AT hirveläjuulia googlenpagerankinmatematiikka