谷歌的搜索引擎在公司创立之前就已经在硅谷小有名气，虽然没有专门的广告宣传，凭借着技术优势和斯坦福大学的话筒放大器效应，谷歌搜索引擎很快就成为大众的新宠。但是随着公司用户访问量的增长，对基础设施建设的要求，员工的工资压力，以及投资者的回报压力迫使谷歌的两个创始人以及施密特不得不面对创造利润问题。起初，谷歌试图通过将搜索技术授权给不同的门户网站来创造收入，尤其是跟网景和雅虎的交易为谷歌带来了一定的收入。但是这一项收入来源远远不能满足谷歌的发展对资金的需求。于是广告成为谷歌探寻的另一个利润来源。

传统的广告体系存在的一个重要的缺陷是商家在做完一系列广告后，取得了一定的市场效果，却不知道到底是哪一部分广告起到了作用，而消费者的信息空间则因为日益增多的广告而变得拥挤不堪。从1995年到2000年以雅虎为代表的门户网站将网络横幅广告发展成一个高达几十亿美元的产业。但是横幅广告与传统平面广告的缺陷是类似的，横幅广告是根据用户访问广告所在页面的次数来收费，但是做广告的商家并不知道它们的广告是否引起了用户的注意。所以网络横幅广告只不过是为传统广告空间增添了一个新的平台。而作为门户时代互联网广告的核心技术提供者的双击公司虽然可以通过用户的小甜饼和像素标签技术来了解用户的喜好，从而展示不同的横幅广告，提高有效性，但是这在很大程度上取决于用户是否合作，而且这一方式是间接地猜测用户的意图，准确性很难保障。

1999年7月，布林和佩奇安排迪恩负责研究谷歌广告系统的设计和开发。因为谷歌搜索需要用户提供关键词，于是通过关键词来推测用户的消费意图从而推出广告成为迪恩团队的主要目标。迪恩和刚从斯坦福大学计算机系毕业的玛丽莎·梅耶尔（Marissa Mayer）^[8]以及其他工程师一起用了几个月的时间，在1999年秋天开发出了谷歌第一个关键词广告实验系统。当用户使用谷歌搜索引擎查找信息时，这一系统将根据用户提供的关键词来在搜索结果的上方显示广告内容，并且标明这是广告，不是真正的搜索结果。

为了验证这种关键词广告的效果，他们从亚马逊网站上提取了前10万个最畅销商品的关键词。当用户使用谷歌搜索这些关键词时，他们会发现在搜索结果的上面，有一些链接到亚马逊网站的“付费链接”（Sponsored Links）信息。如果用户点击了这些链接，就会被转到亚马逊网站。而亚马逊会像付给其他联署网站一样，付给谷歌5%的中介费用。尽管迪恩他们的初次尝试斩获不多，却为整个公司在广告业务上的迈进增添了很大的信心。

为了使该广告系统具有伸缩性，能够为中小型商家使用，谷歌的工程师编写了一套自我服务的广告系统。用户可以用信用卡购买谷歌广告系统里面的关键词。同时谷歌也对显示广告的位置做出了调整，所有的广告信息都显示在搜索结果的右边，其中右边最上边的显示位置因为位置最好，用户需要支付15美元每千次显示（CPM）的广告成本，往下一个位置的价格为12美元每千次，再往下是10美元每千次，以此类推。不过在决定对同一关键词的广告排序上，谷歌并没有让广告商家来购买位置，而是让这些商家存入谷歌账户固定的广告预付费用，然后由谷歌根据用户对广告的关注程度排序（后来引申为广告质量）进行动态调整。也就是说，一条广告吸引的用户点击率越多，就说明这条广告越有用，它能够显示的位置也就越高，这一措施成为谷歌的创新之举。大约在2000年10月前后，这套名为AdWords的广告系统被正式推出。AdWords和谷歌在纽约设立的面向大公司客户的广告分部成为谷歌最早的广告部门。

AdWords进入运营之初并没有充分发挥出应有的潜力，布林和佩奇很快发现很多商家故意多次点击自己的广告来提高显示位置，而且CPM的广告收费形式仍然与横幅广告类似。于是2001年11月，他们又让负责产品设计和商业企划的萨拉·卡曼加尔（Salar Kanmangar）^[9]来负责研究如何优化该系统。卡曼加尔和2000年受聘谷歌从事广告系统开发的数学奇才艾瑞克·维奇（Eric Veach）发现了当时正流行的广告关键词竞拍模式的巨大潜力。

广告关键词竞拍是加州帕萨迪纳的互联网企业家比尔·格罗斯（Bill Gross）的发明。1998年，格罗斯的创业公司点子实验室（IdeaLab）推出了根据用户输入到其Goto.com搜索引擎的关键词来显示广告的商业模式，需要做广告的商家可以对用户搜索关键词进行竞拍，出价最高者将获得在用户搜索结果页面上最优的广告显示位置^[10]。格罗斯还有一个创新就是只根据用户的实际点击率收费，这一被称为PPM（Paid-Placement Model）的收费模式相对于传统横幅广告的CPM收费模式来说更具吸引力。格罗斯的这种把付费广告和搜索结果混为一体显示的方法虽然有误导用户之嫌，却能够给通过他们做广告的公司客户带来很多用户访问，产生客观的广告效应。1998年年初该模式在互联网上出现后，在不到半年的时间里就吸引了大批广告客户。由于竞标的作用，其利润最高的一些关键词广告单次点击费用在1998年中期高达一美元。为了吸引更多的用户，格罗斯支付给美国在线5000万美元获得了在美国在线的搜索引擎的结果中穿插Goto.com广告的权利。2000年GoTo的收入达到一亿美元。2001年格罗斯将GoTo重塑品牌为Overture，然后用同样的方式与MSN和雅虎等门户网站签订合同，当年的营业收入达到2.88亿美元，成为当时互联网危机中为数不多的成功模式。这一年谷歌的关键词广告虽然也取得了一定的业绩，但是其CPM收费模式只给谷歌带来了8500万美元的收入。

格罗斯虽然智者千虑但却有一失，这就是他没有及时将Overture的关键技术尤其是PPM收费方式以及关键词广告竞标等发明进行专利申请。卡曼加尔和维奇在寻找新广告模式时，很快就发现了Overture，并向布林和佩奇提出了建议。于是谷歌在2002年2月推出了类似的关键词广告竞标（AdWords Select）系统和与PPM类似的点击付费PPC（Pay Per Click）的新收费模式。

新的谷歌广告竞标系统虽然受到格罗斯的Overture的启发，但在好几个方面都有了革新。首先与格罗斯的传统竞价拍卖方式相比，维奇建议谷歌系统采用“维克瑞拍卖”（Vickrey Auction）模式来鼓励广告客户大胆地竞拍，不必担心支付过高价格。传统竞价拍卖让用户各自递交自己的最高报价，然后按照报价顺序依次获得不同的拍卖位置，并按报价支付。这种机制的问题是用户可能担心自己的报价过高。比如当获得最佳位置的用户发现自己报价为1美元，而获得第二个最佳位置的用户只报价10美分时，它将会意识到自己其实只需要报价11美分就可以获得最佳位置了。这种心理因素往往让用户在潜意识中降低自己的报价。而维克瑞拍卖则不同，比如当甲乙丙三个人分别为一个广告关键词的显示位置根据维克瑞拍卖竞拍出1美元、60美分和50美分的价格时，客户甲的广告将显示在最佳位置，但只需为这一位置支付61美分，乙用户的广告显示在次佳位置，但只需支付51美分，而丙用户的广告将显示在第三个位置，但只需为这个位置支付1美分。所以维克瑞拍卖机制在最大限度上减少了用户因为担心报价过高而降低报价的问题。(www.daowen.com)

除了以上的创新，谷歌将AdWords中的广告质量的比重和内涵进一步增强。谷歌使用了数十个指标来计算一个用户的广告质量，最主要的指标仍然是用户可能点击该广告的概率，此外还有广告网页的易用性，关键词本身与广告的相关度等。这些指标被综合在一起产生一个广告用户的质量分数，而该分数根据每次该广告的点击情况进行调整。质量分数高的广告用户可以以较低的价格进入广告竞标，支付更低的广告成本和在同等情况下获得更好的广告位置。

谷歌此举是为了在获取广告利润的同时给谷歌用户更好的使用体验，因为对谷歌来说，有用的广告不但会减少广告带来的负面效应，而且可以增加用户的点击率。事实上，对商家来说，最理想的广告是只对希望购买它们的产品的消费者进行宣传的广告。对消费者来说，当他们要寻找一件商品来满足需求时，恰好提供相关产品的广告将比其他的信息更加具有吸引力。所以将广告质量和价格相结合对谷歌、用户和广告客户来说是一个三赢的结果。

格罗斯虽然是这一新模式的发明者，但Overture在搜索质量、系统速度、规模和关键词的关联等方面，远远落后于谷歌。此外Overture的客户对象都是大公司，而谷歌的广告系统自我服务的低成本设计风格使得小公司和个人也可以通过谷歌做广告，这些特点使得谷歌的广告竞拍系统很快就超过了Overture并取代后者在2002年成为美国在线的新搜索引擎和广告提供公司。谷歌的技术优势让格罗斯难以在短时间内超越，于是格罗斯试图通过法律和其他手段进行反击。Overture在谷歌推出广告竞标2个月后起诉了谷歌模仿其搜索广告模式，还在2003年年初通过收购已经日薄西山的远景搜索引擎来进一步扩大自己的搜索广告系统的覆盖面。不过这些努力都无法挽回败局，最终格罗斯不得不在2003年7月把Goto.com连同一切相关技术卖给了雅虎。后来，谷歌以270万股公司股票的代价向雅虎换回了这一技术的永久使用权。

竞价关键词广告、PPC收费模式和用户自我服务的引入给谷歌带来的巨大利润，是长尾理论在网络广告领域的又一个应用。它不但吸引了成千上万的中小企业甚至是个人的加入，也吸引了大公司的加入，易贝、亚马逊等公司从谷歌购买了成千上万个商品关键词。随着搜索引擎关键词广告用户的增加和业务量的增长，谷歌的下一个目标是如何把整个互联网的网页变成广告的投放平台。

1999年，谷歌的乔治·哈瑞克（George Harik）和努姆·萨泽尔（Noam Shazeer）开始研究单词之间的联系，谷歌的网页给了他们绝好的素材，可以对各种理论进行试验。通过一年半左右的时间，他们名为菲尔（Phil）的研究项目产生出一些重要成果，其中包括对不同单词的群聚推测。比如苹果、梨、草莓、西瓜这些单词经常作为水果一起出现。厨房和刀具高度相关。2003年，布林和佩奇开始将只在搜索结果出现的关键词广告推向内容网站，也就是后来的上下文广告技术（Contextual Advertising）。为了增加内容网站的发布平台，谷歌收购了博客网站Blogger.com并通过提供免费博客服务的方式来吸引更多的用户，谷歌则可以根据博客内容发布广告。菲尔项目的研究成果很快被应用到各种博客内容网页上。就在差不多同时，谷歌邮件的项目负责人保罗·布赫海特（Paul Buchheit）也开发出了基于谷歌电子邮件内容的广告技术，于是博客和电子邮件成为谷歌展示新的广告技术的试验平台。

除了收购博客网站Blogger.com之外，谷歌在2003年4月还以4200万美元和1%的谷歌股票收购了一个名为应用语义（Applied Semantics）的硅谷小公司。这个公司专门开发根据网页内容发布广告的上下文广告技术。应用语义最初与Overture进行过合作，因为格罗斯也想到了上下文广告的创意，并将该项服务起名为LinkAds。Overture和应用语义签署的合同正好在2003年到期。虽然Overture也有意收购该公司，但是Overture的管理团队对应用语义关于新合作意向的演示报告的兴趣远不如谷歌的布林。布林甚至评论说，演示报告中对公司10亿美元的价值预期应该为20亿美元。于是应用语义最终选择了被谷歌收购。尽管AdSense的核心技术是从Phil项目演变而来，收购了应用语义后，谷歌直接用该公司的产品名称AdSense来命名谷歌为上下文广告所创立的内容平台发布系统。2003年6月，谷歌正式推出AdSense平台。通过布林的大力推销和与《纽约时报》等大的出版商签订合约，AdSense发展迅速。在不到一年半的时间里AdSense的收入就占据了谷歌总收入的15%。

AdWords和AdSense的成功与谷歌雄厚的搜索技术是密切相关的。在谷歌的服务器上每时每刻都有成千上万的关键词拍卖竞价在进行中，同时还要决定为每一张网页显示最适合的上下文广告，这些都对谷歌计算平台海量运算提出更高要求。谷歌根据关键词广告竞拍逐步搭建起来的这一实时竞拍系统平台不光为谷歌带来了不断增长的稳定利润，也给传统网络横幅广告增加了压力，使得后者在2010年前后通过技术更新换代进入了实时竞拍（Real Time Bidding，RTB）广告模式时代。