因果推断推荐系统工具箱 - Bias and Debias in Recommender System: A Survey and Future Directions(七)

文章名称

Bias and Debias in Recommender System: A Survey and Future Directions

核心要点

上一节中,我们介绍了现有方法在训练阶段消除Exposure Bias的关键在于对样本进行权重调节,即如何从未曝光的隐式负反馈中提取置信度较高的负反馈,并按照置信度权重的选择和提取方法分为3种类型,介绍了其中启发式和采样式的方法。这一节介绍基于曝光的模型方法。

方法细节

问题引入

如前所述,人工的选取置信度权重的方法存在着不准确和偏差相对较大的问题,逐渐的我们发现一种思路是利用user-item曝光的概率来代表这种置信程度,曝光概率越高的,没有获得正向的反馈则更可能是值得信任的负反馈。

具体做法

Exposure-based model

这种方法是通过建模user-item的被观测可能性,来确认哪些反馈是可信的,例如[2],[3]。EXMF[1]引入了一个曝光变量,并且把隐式负反馈建模为如下的过程。

implicit feedback generating process

其中a_{u, i}表示user-item是否被观测到,\delta_0表示没有观测到user-item曝光,但是user却点击(喜欢)这个item的概率。\eta_{u, i}是user-item曝光的先验概率,整个生成过程会保证在a_{u, i}=0的时候x_{u, i}也很小,即用户没有被曝光某个物品的时候,是不知道这个物品的存在的,所以可能对该物品进行点击的概率很低(但是也要有,为了纠正曝光偏差)。而当a_{u, i}=1的时候,某个物品被曝光给了用户,用户可以根据自己的喜好来选择是否点击,这个过程可以被推荐系统模型模拟出来,这里表示未\hat{r}(\theta)(再经过伯努利是因为,\hat{r}(\theta)是先验概率,而每次是否点击都是这个分不到一个采样)。利用这个生成过程,我们可以利用实际数据x_{u, i}(注意数据集里是没有a_{u, i})的出现概率p(x_{u, i}),来不断优化\hat{r}(\theta)
. [4], [5]提出EXMF的改进方法,并且把EXMF的loss function改写如下图所示。其中\gamma_{u, i}是一个调权参数(可以理解为之前说置信度权重)。而g(\gamma_{u, i})是一个关于\gamma_{u, i}的函数。分别表示类似EXMF的三种生成过程。其中的l函数是类似交叉熵的函数,具体细节参见[4], [5]。
rewrite EXMF loss

g function

l function

其实,基于曝光模型的方法可以理解为如下图所示的因果图。假设观测到了x_{u, i}那么ra是相关的(表示了曝光偏置)。如果我们没有观测到x_{u, i}(即要预估它),那么x_{u, i}同时受到ra的影响,我们需要控制a,来保证x_{u, i}只受r影响。利用后门准则,p(x_{u, i} | do(a_{u, i} = 1), \theta, \eta)) = p(x_{u, i} | a_{u, i} = 1, \theta, \eta)) = p(x_{u, i} | r(\theta)),表明确实当控制ax_{u, i}只受r影响。

causal graph

但是,如果直接通过最小化rewrite EXMF loss,是用于过拟合的,并且\gamma很难在小样本下被高效的确定。所以,[4]引入了网络模型来估计物品信息在社交网络中的传播, [5]则引入基于社区的模型。(这里是个深坑...)

当然还存在一些其他类型的方法用来解决曝光偏差的问题,这些方法中的一些和因果推断比较相关,我们会单独讲解。

心得体会

EXMF

这里数据里只有观测到的反馈结果,即x_{u, i},而没有a_{u, i}。所以,我们优化的是边际概率,即p(x_{u, i}) = \sum_{a_{u,i} = \{ 0, 1 \} } {p(x_{u, i}|a_{u, i}) }。而我们的目标是得到一个可靠的\hat{r}(\theta)

文章引用

[1] D. Liang, L. Charlin, J. McInerney, and D. M. Blei, “Modeling user exposure in recommendation,” in WWW. ACM, 2016, pp.951–961.
[2] J. Chen, Y. Feng, M. Ester, S. Zhou, C. Chen, and C. Wang, “Modeling users’ exposure with social knowledge influence and consumption influence for recommendation,” in CIKM, 2018, pp. 953–962.
[3] M. Wang, X. Zheng, Y. Yang, and K. Zhang, “Collaborative filtering with social exposure: A modular approach to social recommendation,” in AAAI, 2018.
[4] J. Chen, C. Wang, S. Zhou, Q. Shi, Y. Feng, and C. Chen, “Samwalker: Social recommendation with informative sampling strategy,” in The World Wide Web Conference. ACM, 2019, pp. 228–239.
[5] J. Chen, C. Wang, S. Zhou, Q. Shi, J. Chen, Y. Feng, and C. Chen, “Fast adaptively weighted matrix factorization for recommenda.

©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 212,542评论 6 493
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 90,596评论 3 385
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 158,021评论 0 348
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 56,682评论 1 284
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 65,792评论 6 386
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 49,985评论 1 291
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 39,107评论 3 410
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 37,845评论 0 268
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 44,299评论 1 303
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 36,612评论 2 327
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 38,747评论 1 341
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 34,441评论 4 333
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 40,072评论 3 317
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 30,828评论 0 21
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 32,069评论 1 267
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 46,545评论 2 362
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 43,658评论 2 350

推荐阅读更多精彩内容