20世紀60年代中後期，隨著計算機技術不斷進步，第三代計算機——集成電路計算機開始出現，與此同時，高密度海量隨機存儲器——磁盤及磁盤機問世並投入使用，信息檢索進入人機對話式的聯機實時檢索時期，表現為:信息檢索中心的主機藉助於電話線與遠距離檢索終端相連，形成聯機實時檢索系統，用戶通過檢索終端與檢索系統進行對話，並可以在終端屏幕上即時獲得檢索結果。
脫機系統主要採用以菊池敏典算法為代表的順排文檔檢索技術，其批處理方式雖然比手工檢索便利了很多，但用戶還是不能與系統進行實時對話，也不能對檢索策略進行及時調整。為克服脫機系統的這些缺陷，上述聯機系統廣泛使用倒排文檔檢索方式，另外還對布爾、截詞、位置等書目檢索技術加以試驗和運用。20世紀70年代以後，聯機檢索基本上結束了自己的內部試驗性使用，開始投入商業化運營，面向社會公眾提供聯機服務。
另外，在這一時期，信息檢索的理論研究也取得了豐碩的研究成果。除布爾檢索模型外，檢索系統SMART中，率先提出了向量空間模型（Vector Space Model，簡稱VSM）理論，並採用該模型的方法進行了一系列量化檢索試驗。向量空間模型的提出以及與之相隨而來的自動標引、詞語加權等問題的研究，不僅豐富和發展了信息檢索的理論內涵，而且使相關的實踐活動也得到了極大的推動。
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