20世纪60年代中后期，随着计算机技术不断进步，第三代计算机——集成电路计算机开始出现，与此同时，高密度海量随机存储器——磁盘及磁盘机问世并投入使用，信息检索进入人机对话式的联机实时检索时期，表现为:信息检索中心的主机借助于电话线与远距离检索终端相连，形成联机实时检索系统，用户通过检索终端与检索系统进行对话，并可以在终端屏幕上即时获得检索结果。
脱机系统主要采用以菊池敏典算法为代表的顺排文档检索技术，其批处理方式虽然比手工检索便利了很多，但用户还是不能与系统进行实时对话，也不能对检索策略进行及时调整。为克服脱机系统的这些缺陷，上述联机系统广泛使用倒排文档检索方式，另外还对布尔、截词、位置等书目检索技术加以试验和运用。20世纪70年代以后，联机检索基本上结束了自己的内部试验性使用，开始投入商业化运营，面向社会公众提供联机服务。
另外，在这一时期，信息检索的理论研究也取得了丰硕的研究成果。除布尔检索模型外，检索系统SMART中，率先提出了向量空间模型（Vector Space Model，简称VSM）理论，并采用该模型的方法进行了一系列量化检索试验。向量空间模型的提出以及与之相随而来的自动标引、词语加权等问题的研究，不仅丰富和发展了信息检索的理论内涵，而且使相关的实践活动也得到了极大的推动。
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