DNN个性化推荐模型

 

1 推荐技术

     1）协同过滤：

               （1）基于user的协同过滤：根据历史日志中用户年龄，性别，行为，偏好等特征计算user之间的相似度，根据相似user对item的评分推荐item。缺点：新用户冷启动问题和数据稀疏不能找到置信的相似用户进行推荐。

               （2）基于item的协同过滤：根据item维度的特征计算item之间的相似度，推荐user偏好item相似的item。

               （3）基于社交网络：根据user社交网络亲密关系，推荐亲密的user偏好的item。

               （4）基于模型：LR模型，user和item等维度特征输入给模型训练，label是show：clk，根据预估的pctr进行推荐。DNN模型：见下面。

      2）基于内容的过滤：抽取item的有意义描述特征，推荐user偏好item相似度高的item，个人觉得像基于item的过滤。

      3）组合推荐：根据具体问题，组合其它几种技术进行推荐。

 

 

2 DNN推荐模型

      1）特征工程：

               用户维度：用户id，性别，年龄和职业。

               电影维度：电影id，类型和名称。

      2）模型设计：

          user和item维度特征embedding，各自的全连接网络结构，最顶层是两个维度网络结构的cosin距离代表相似度。所以为user推荐相似度高的item。

          （1） user维度的网络结构，分别将四个特征embedding，并输入全连接层；再将四个全连接输入到全连接层，并定义激活函数为tanh（代码为paddle开源工具）。

 

          （2）item维度网络结构，同user维度一样，分别将三个特征embedding后输入全连接层，再相加输入全连接层（注意title用了cnn）。

          （3）最顶层将user和item连接，cosin距离代表了user和item的相似度，并且损失函数为mse。

            (4)训练过程：数据通过provider读到模型，train的dnn网络结构在 trainer_config.py中配置。

            每轮的训练结果保存在output目录，pass-00000/ pass-00001/ pass-00002/ pass-00003/ pass-00004/ pass-00005/

            选择损失最小的一轮part打开，每层权重参数和bias参数如下：

           

 

　　　　　 参数是压缩编码的格式，读取具体数值必须通过python工具包译码读取。 

Code:

 import paddle.v2 as paddle
paddle.init(use_gpu=False)
movie_info = paddle.dataset.movielens.movie_info()
print movie_info.values()[0]

user_info = paddle.dataset.movielens.user_info()
print user_info.values()[0]

uid = paddle.layer.data(
    name='user_id',
    type=paddle.data_type.integer_value(
        paddle.dataset.movielens.max_user_id() + 1))
usr_emb = paddle.layer.embedding(input=uid, size=32)
usr_fc = paddle.layer.fc(input=usr_emb, size=32)

usr_gender_id = paddle.layer.data(
    name='gender_id', type=paddle.data_type.integer_value(2))
usr_gender_emb = paddle.layer.embedding(input=usr_gender_id, size=16)
usr_gender_fc = paddle.layer.fc(input=usr_gender_emb, size=16)

usr_age_id = paddle.layer.data(
    name='age_id',
    type=paddle.data_type.integer_value(
        len(paddle.dataset.movielens.age_table)))
usr_age_emb = paddle.layer.embedding(input=usr_age_id, size=16)
usr_age_fc = paddle.layer.fc(input=usr_age_emb, size=16)

usr_job_id = paddle.layer.data(
    name='job_id',
    type=paddle.data_type.integer_value(
        paddle.dataset.movielens.max_job_id() + 1))
usr_job_emb = paddle.layer.embedding(input=usr_job_id, size=16)
usr_job_fc = paddle.layer.fc(input=usr_job_emb, size=16)

usr_combined_features = paddle.layer.fc(
        input=[usr_fc, usr_gender_fc, usr_age_fc, usr_job_fc],
        size=200,
        act=paddle.activation.Tanh())

mov_id = paddle.layer.data(
    name='movie_id',
    type=paddle.data_type.integer_value(
        paddle.dataset.movielens.max_movie_id() + 1))
mov_emb = paddle.layer.embedding(input=mov_id, size=32)
mov_fc = paddle.layer.fc(input=mov_emb, size=32)

mov_categories = paddle.layer.data(
    name='category_id',
    type=paddle.data_type.sparse_binary_vector(
        len(paddle.dataset.movielens.movie_categories())))
mov_categories_hidden = paddle.layer.fc(input=mov_categories, size=32)

movie_title_dict = paddle.dataset.movielens.get_movie_title_dict()
mov_title_id = paddle.layer.data(
    name='movie_title',
    type=paddle.data_type.integer_value_sequence(len(movie_title_dict)))
mov_title_emb = paddle.layer.embedding(input=mov_title_id, size=32)
mov_title_conv = paddle.networks.sequence_conv_pool(
    input=mov_title_emb, hidden_size=32, context_len=3)

mov_combined_features = paddle.layer.fc(
    input=[mov_fc, mov_categories_hidden, mov_title_conv],
    size=200,
    act=paddle.activation.Tanh())

inference = paddle.layer.cos_sim(a=usr_combined_features, b=mov_combined_features, size=1, scale=5)

cost = paddle.layer.mse_cost(
        input=inference,
        label=paddle.layer.data(
            name='score', type=paddle.data_type.dense_vector(1)))


parameters = paddle.parameters.create(cost)
trainer = paddle.trainer.SGD(cost=cost, parameters=parameters,
                            update_equation=paddle.optimizer.Adam(learning_rate=1e-4))

feeding = {
    'user_id': 0,
    'gender_id': 1,
    'age_id': 2,
    'job_id': 3,
    'movie_id': 4,
    'category_id': 5,
    'movie_title': 6,
    'score': 7
}

def event_handler(event):
    if isinstance(event, paddle.event.EndIteration):
        if event.batch_id % 100 == 0:
            print "Pass %d Batch %d Cost %.2f" % (
                event.pass_id, event.batch_id, event.cost)

trainer.train(
    reader=paddle.batch(
            paddle.reader.shuffle(
            paddle.dataset.movielens.train(), buf_size=8192),
                            batch_size=256),
    event_handler=event_handler_plot,
    feeding=feeding,
    num_passes=2)



import copy
user_id = 234
movie_id = 345

user = user_info[user_id]
movie = movie_info[movie_id]

feature = user.value() + movie.value()

infer_dict = copy.copy(feeding)
del infer_dict['score']

prediction = paddle.infer(inference, parameters=parameters, input=[feature], feeding=infer_dict)
score = (prediction[0][0] + 5.0) / 2
print "[Predict] User %d Rating Movie %d With Score %.2f"%(user_id, movie_id, score)

 

 

备注 youtube推荐模型

     1）大规模推荐的系统由于数据量太大，不能直接进行全连接的排序，所以一般大致分为两个阶段：百万级到百级的触发过滤出一部分，再进行细致排序截断阶段。 

     2）百万级到百级的触发过滤，模型采用MLP，训练时softmax做多分类，预测时计算与所有视频的相似度，取top K个视频。我认为label可以是show:clk，类似于LR进行模型推荐。

     3）排序截断阶段：网络结构与触发阶段一样，只是最顶层是LR，做排序；特征工程方面可以更细致，比如视频ID，上次点击时间等等。

 

 

 

 

 

参考： https://github.com/PaddlePaddle/book/tree/develop/05.recommender_system