2.2 搜索引擎面对的挑战

搜索引擎系统是最复杂的计算系统之一，当今主流搜索引擎服务商都是有财力、人力、技术的大公司。即使有技术、人力、财力的保证，搜索引擎还是面临很多技术挑战。搜索引擎诞生后的十多年中，技术已经得到了长足的进步。我们今天看到的搜索结果质量与10年前相比已经好得多了。不过这还只是一个开始，搜索引擎必然还会有更多创新，提供更多、更准确的内容。

总体来说，搜索引擎主要面对以下几方面的挑战。

1．页面抓取需要快而全面

互联网是一个动态的内容网络，每天有无数页面被更新、创建，无数用户在网站上发布内容、沟通联系。要返回最有用的内容，搜索引擎就要抓取最新的页面。但是由于页面数量巨大，搜索引擎蜘蛛更新一次数据库中的页面要花很长时间。搜索引擎刚诞生时，这个抓取、更新周期往往以月为单位计算。这也就是Google在2003年以前每个月有一次大更新的原因所在。

现在主流搜索引擎都已经能在几天之内更新重要页面，权重高的网站上的新文件几小时甚至几分钟之内就会被收录。不过，这种快速收录和更新也只能局限于高权重网站。很多页面几个月不被重新抓取和更新，也是常见的。

要返回最好的结果，搜索引擎也必须抓取尽量全面的页面，这就需要解决很多技术问题。一些网站并不利于搜索引擎蜘蛛爬行和抓取，诸如网站链接结构的缺陷、大量使用Flash、JavaScript脚本，或者把内容放在用户必须登录以后才能访问的部分，都增大了搜索引擎抓取内容的难度。

2．海量数据存储

一些大型网站单是一个网站就有百万、千万，甚至上亿页面，可以想象网上所有网站的页面加起来是一个什么数据量。搜索引擎蜘蛛抓取页面后，还必须有效存储这些数据，数据结构必须合理，具备极高的扩展性，写入及访问速度要求也很高。

除了页面数据，搜索引擎还需要存储页面之间的链接关系及大量历史数据，这样的数据量是用户无法想象的。估计百度有三四十万台以上服务器，Google有几十个数据中心，上百万台服务器。这样大规模的数据存储和访问必然存在很多技术挑战。

我们经常在搜索结果中看到，排名会没有明显原因地上下波动，甚至可能刷新一下页面，就看到不同的排名，有的时候网站数据也可能丢失。这些都可能与大规模数据存储、同步的技术难题有关。

3．索引处理快速有效，具可扩展性

搜索引擎将页面数据抓取和存储后，还要进行索引处理，包括链接关系的计算、正向索引、倒排索引等。由于数据库中页面数量大，进行PR之类的迭代计算也是耗时费力的。要想提供相关又及时的搜索结果，仅仅抓取没有用，还必须进行大量索引计算。由于随时都有新数据、新页面加入，因此索引处理也要具备很好的扩展性。

4．查询处理快速准确

查询是普通用户唯一能看到的搜索引擎工作步骤。用户在搜索框输入查询词，单击“搜索”按钮后，通常不到一秒就会看到搜索结果。表面最简单的过程，实际上涉及非常复杂的后台处理。在最后的查询阶段，最重要的难题是怎样在不到一秒的时间内，快速从几十万、几百万，甚至几千万包含搜索词的页面中，找到最合理、最相关的1000个页面，并且按照相关性、权威性排列。

5．判断用户意图及人工智能

应该说前4个挑战现在的搜索引擎都已经能够比较好地解决，但判断用户意图还处在初级阶段。不同用户搜索相同的查询词，很可能是在寻找不同的东西。比如搜索“苹果”，用户到底是想了解苹果这个水果，还是苹果电脑？还是电影《苹果》的信息？也可能想听听《小苹果》？没有上下文，没有对用户个人搜索习惯的了解，就完全无从判断。

搜索引擎目前正在致力于基于对用户搜索习惯的了解、历史数据的积累，以及语义搜索技术的基础上，判断搜索意图，理解文档真实意义，返回更相关的结果。今后搜索引擎是否能达到人工智能水平，真正了解用户查询的意义和目的，让我们拭目以待。