DIN-DIEN-DSIN笔记

作者: 林桉 | 来源:发表于2022-02-09 16:24 被阅读0次

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DIN

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思路
从输入特征中获取用户历史行为，并筛选出对预估任务有效的特征进行权重分配，进而对当前商品广告与用户历史行为商品的局部兴趣进行打分（注意力得分）。
// 方法：
在embedding与MLP之间加入注意力机制。===》不同场景，特征权重分配不一样；筛选出有用特征，划分好哪些是重要特征。

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特征

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网络结构
base model
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缺陷：
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喂入模型前，history与ad无交互。
喂入模型后，将会丢失交互信息，不仅如此，还将无关特征带来的冗余信息作为噪音进入模型训练。

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Activation Unit输出Activation Weight，输入包括用户行为User-Embedding和候选广告Candidate Ad-Embedding。相当于得到Attention分数，将candidate Ad与历史行为的每个商品进行交互，还考虑了他们两个的外积（在三维几何中，向量a和向量b的叉乘结果是一个向量，更为熟知的叫法是法向量，该向量垂直于a和b向量构成的平面）。

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对于不同的candidate ad，得到的用户行为表示向量也不同：

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最后输出标量权重。

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几个问题
// why sum-pooling？
https://zhuanlan.zhihu.com/p/365999532
对长度不等的embedding向量进行维度统一。pooling目的是为了保持某种不变性（旋转、平移、伸缩等）。
mean-pooling，即对邻域内特征点只求平均，max-pooling，即对邻域内特征点取最大。根据相关理论，特征提取的误差主要来自两个方面：（1）邻域大小受限造成的估计值方差增大；（2）卷积层参数误差造成估计均值的偏移。一般来说，mean-pooling能减小第一种误差，更多的保留图像的背景信息，max-pooling能减小第二种误差，更多的保留纹理信息。Stochastic-pooling则介于两者之间，通过对像素点按照数值大小赋予概率，再按照概率进行亚采样，在平均意义上，与mean-pooling近似，在局部意义上，则服从max-pooling的准则。
可以看出，base model的pooling策略是不考虑特征重要度差异化的，activation环节主要是解决差异化区分的问题，以此优化pooling使模型从特征中get到更多信息。
// 如何实现attention？
这个讲得比较清楚：https://zhuanlan.zhihu.com/p/339754431

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Paper认为：softmax只能证明用户对哪个商品感兴趣的概率最大。比如，长history归一化后，各个权重会变得很小，尤其是差异特别小。Attention Weight如果不做归一化处理，就能很好地保留用户的兴趣强度。

Mini-batch Aware Regularization
模型训练中的问题

防止过拟合过程中，由于embedding参数矩阵更新导致的参数过度庞大。

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用户数据符合长尾定律，出现次数很多的往往是一小部分特征，大部分特征比较稀疏，考虑其权重，容易过拟合。
如何解决？
a)利用特征稀疏性，小批量数据下，部分列由于全0，不用更新，减小计算。
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b)正则自适应：对于高频特征，给予小的正则化强度减小惩罚；对于低频特征，给予大的正则化强度增大惩罚。
那正则化尺度在哪呢？
按照每个batch样本统计频率进行正则化。
// 公式
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Data Adaptive Activation Function
面临的问题：
ICS问题
https://www.bilibili.com/video/BV1zK4y137Se?spm_id_from=333.999.0.0
https://blog.csdn.net/mao_xiao_feng/article/details/54317852
why 数据分布变了？分布变了有啥影响？
参数更新引起的Covariate Shift导致同分布假设被破坏。造成：

独立同分布假设破坏（训练数据和测试数据分布一致性被破坏），影响模型准确性。
下层输入变化导致进入激活函数的饱和区，导致梯度消失。
上层不断需要适应分布变化，影响学习速率。
每层输入数据分布发生变化，变得不可控。那如何使分布可控呢？
两种思路：
a) 改变数据分布，适应激活函数。
b) 改变激活函数，适应分布变化。（Dice）

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// Dice数据自适应激活函数

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p(s)控制激活函数左右移动，适应数据分布，临界值控制临界点；还要使p(s)取值得到的激活函数足够平滑。
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如何优化p(s)?
均值取代临界值；sigmoid取代阶跃函数（细节优化：E(s)控制左右平移，var控制带宽，方差与带宽正相关）。

评价系统

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gauc距0.5的偏移度，越大越好。
DIN实现
这个过程拆解的比较好，但是看看就好：
https://zhuanlan.zhihu.com/p/338050940
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实际应用建议deepctr项目。

DIEN

https://arxiv.org/pdf/1809.03672.pdf
仍然是面向阿里电商广告提出的，算是DIN升级版，但是模型结构比较复杂，实践当中没有DIN那么经典，但不失为一种探索思路。

思路
与DIN的差异在于对于兴趣的建模方式不一样，将用户兴趣的先验知识引入建模过程。DIEN最大的特点是不但要找到用户的interest，还要抓住用户interest的进化过程
如何表达兴趣？
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以往的模型认为用户行为即兴趣，但这种思路不严谨，真正的用户兴趣包含在用户行为之中（当然无交互的并不意味着用户一定不感兴趣，毕竟推荐系统本身就是个非充分激励系统），二者并非等价，文章在寻找一种用户兴趣演进的一种表达。
问题：

行为！=兴趣。
显示行为难以表达用户潜在兴趣。
用户潜在行为如何获取并表达兴趣？
用户“下一次购买”，不同于在历史序列中综合推荐。
兴趣？什么是兴趣？如何表达？

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ps：原文中用RNN来实现兴趣表达，实际上，我感觉用HMM应该也可以。

网络结构

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// 行为序列层
就用户行为序列embedding，没啥花头。
兴趣抽取层

GRU记忆性网络，参数少，获取序列关系，缓解梯度消失。
多输入多数出结构，提取每一个时刻的兴趣状态。
辅助损失函数，通过二分类的方式计算兴趣抽取准确性，有监督学习，防止兴趣状态失真。（下一时刻真实行为正例，负采样得到的行为作为负例，与抽取兴趣h分别喂到辅助网络中，计算加权loss作为总的loss的调整项）

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兴趣进化层

attention筛选与target ad相关的兴趣演化路径。
加权层将注意力操作嵌入GRU更新门，构造AUGRU结构。（DIN就是加权组合）
// GRU
https://zhuanlan.zhihu.com/p/32481747

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// AUGRU为什么这么选？

与target不相关状态，也可能影响状态演化，状态保持。

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保持更新门向量各个维度重要性。

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DSIN模型

这个模型，结构复杂，实践中的意义可能不如研究意义大，大概了解下。
https://arxiv.org/pdf/1905.06482.pdf

思路
用户的行为sequences其实是由多个sessions组成，其中多个sessions是通过用户的点击时间来区分。采用会话建模的方式，刻画不同session用户兴趣演化。
模型结构

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1）序列切分层session division layer
2）会话兴趣抽取层session interest extractor layer
3）会话间兴趣交互层session interest interacting layer
4）会话兴趣激活层session interest acti- vating layer
实现
https://github.com/shenweichen/DSIN/blob/ffe2d0b4f7d8d507cf32fa6c9d583d5b9486e17f/code/models/dsin.py