推荐系统入门实践(5)召回之node2vec

这部分算是图模型吧,会比较简略。

node2vec召回

简单说呢,node2vec是通过构造item(根据需要,其实uploader或者user也可以用)之间的关系图,根据边的权值来选择相关的item,构造sentence。然后怎么样?然后word2vec啊。word2vec,或者说item2vec,是通过单一用户来构造sentence的,node2vec打破了这一限制。

先贴几个链接:1. node2vec论文链接 2. 靠谱的知乎文章 3. 靠谱的知乎文章2

算法有两个假设,一是条件独立假设,就是说每个邻居点之间相互独立;二是特征空间对称假设,就是说两个点之间是互相影响的。这两个假设是为了导出目标函数服务的,详细看上面的三个链接,这里略去了。既然最后还是要用word2vec,其实推导过程也都是相似的,有些trick也是相通的,比如负采样之类。

我认为从item2vec进化到node2vec,关键的点在于,图怎么构造?sentence怎么构造?

先说图,我们就以item图为例。我们手里有的数据是用户的行为历史,理解为每个user跟着一串item list,在实践中,会限制行为的时间范围(例如2h内的行为list或者若干次刷新内的行为list),也会限制list的长度。然后呢,按照行为顺序连线,最后存起来是“item1 item2 weight"的形式。贴一段代码品品意思:

    sortedUserActionRdd.repartition(600).flatMap(
      x => {
        val result = ListBuffer[(String, Float)]()
        val actionSet = x._2
        if(actionSet.length >= 2){
          var index = 1
          while (index < actionSet.length){
            val curAction = actionSet(index)
            val lastAction = actionSet(index-1)
            if(curAction._4.toLong - lastAction._4.toLong < TWO_HOUR_MILL){
              val weight = lastAction._2 * curAction._2 * curAction._3
              if(lastAction._1 > curAction._1){
                result.append((lastAction._1 + "\t" + curAction._1, weight))
              }else{
                result.append((curAction._1 + "\t" + lastAction._1, weight))
              }
            }
            index = index + 1
          }
        }
        result
      }
    ).reduceByKey(_ + _).map(x => x._1 + "\t" + x._2).saveAsTextFile(outputPath)

上面的代码注意到,item之间是有个weight的,最后是reduceByKey加和了一下。这个weight是什么?其实可以自己定义。上面代码里使用的是:source_item完成度 * target_item完成度 * 二者时长得分的较大值。注意,完成度也是可以自己定义的,例如为了避免极值影响太大,可以取log(x+1),这里x是传统意义上的完成度;时长得分也是自己定义的,因为时长指标比较重要,所以需要考虑下视频时长本身的影响。

时长得分可以设计为一个偏移过的SIGMOD,参数可以通过拟合视频时长的累积分布得到(python里有scipy.optimize, 可以curve_fit):

  def calDurationScore(timeDuration: Float): Float = {
    (0.96179781 - 9.11275437/(1 + Math.exp(0.54759073 * (timeDuration/100 + 3.90174182)))).toFloat
  }

好了,有了图怎么构造sentence?BFS和DFS当然是可以的,n2v用了一种参数控制的随机游走方法。

image.png

上式定义了从v到转移到x的概率,其中pi是未归一的,Z是归一化常数。Pi_vx = alpha_pq(t,x) * w_vx,其中alpha的公式如下:

image.png

上面这一堆图其实是说了件什么事呢,就是我从t走到了v,下一步要去哪的问题。p控制了返回t的概率,p高那就返回概率低;q控制“in-out"的概率,q高就倾向于访问t的近邻(跑不远)。直观来说,p高q低倾向于DFS,这时候会挖掘更高阶的协同信息,可以作为item2vec的有效补充;p低q高倾向于BFS,更多的是一阶协同;p=q=1的时候就是随机游走。

从采样序列的过程可以看到,node2vec比item2vec进步的地方就在于,i2v的正样本是有概率在n2v中出现的,而n2v中可能出现高阶协同的正样本,这就打破了单个user的限制。举例来说,用户1的行为ab,用户2的行为ac,在i2v里面是不可能有bc这个样本,而n2v里面可以有。

算法过程:

image.png

注意到这里有个alias采样,它的时间复杂度是O(1),具体介绍看大佬关于采样的分享

关于node2vec具体的实现代码可以看 大佬github链接,这部分我也没有细看了(难点吧也是...后面如果有机会再补充,如果我不懒的话)。

实践中,item图的node2vec指标效果跟item2vec差不多(原因可能是p=0.5,q=2),但是占比却高很多(短视频里)。这是为什么?n2v跟i2v单召回源指标差不多可以理解,因为建模的样本基本是一样的(或者说类似的),建模方式不一样。占比高说明触发源比较多,这样用户看了一个视频可能没有i2v,但是会有n2v。n2v整体效果提升是因为他挤占了一些比他差的召回源的流量,比如标签召回等。

加个问题,n2v如何对新物品进行召回?参考阿里的论文 其实是加入了side_info,比如item的up、tag等等(例如原本的skip gram输入是i1输出是i2,这时候输入就变成了i1,tag...输出还是i2),然后对新物品就用side_info的均值来代替。简单贴个图:

image.png

graphsage召回

这部分待补充吧,实践中效果一般,主要是因为没来得及优化就换业务了。

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