王树森推荐系统学习笔记_冷启动

物品冷启动

物品冷启动：评价指标

物品冷启动

• 小红书上用户新发布的笔记。
• B 站上用户新上传的视频。
• 今日头条上作者新发布的文章。

新笔记冷启动

• 新笔记缺少与用户的交互，导致推荐的难度大、效果差。
• 扶持新发布、低曝光的笔记，可以增强作者发布意愿。

优化冷启的目标

1. 精准推荐：克服冷启的困难，把新笔记推荐给合适的用户，不引起用户反感。

2. 激励发布：流量向低曝光新笔记倾斜，激励作者发布。

3. 挖掘高潜：通过初期小流量的试探，找到高质量的笔记，给予流量倾斜。

评价指标

• 作者侧指标：

  • 发布渗透率、人均发布量。

• 用户侧指标：

  • 新笔记指标：新笔记的点击率、交互率。
  • 大盘指标：消费时长、日活、月活。

• 内容侧指标：

  • 高热笔记占比。

作者侧指标

发布渗透率（penetration rate）

• 发布渗透率 = 当日发布人数 / 日活人数
• 发布一篇或以上，就算一个发布人数。
• 例：
  • 当日发布人数 = 100 万
  • 日活人数 = 2000 万
  • 发布渗透率 = 100 / 2000 = 5%

人均发布量

• 人均发布量 = 当日发布笔记数 / 日活人数
• 例：
  • 每日发布笔记数 = 200 万
  • 日活人数 = 2000 万
  • 人均发布量 = 200 / 2000 = 0.1

发布渗透率、人均发布量反映出作者的发布积极性。

冷启的重要优化目标是促进发布，增大内容池。

新笔记获得的曝光越多，首次曝光和交互出现得越早，作者发布积极性越高。

用户侧指标

新笔记的消费指标

• 新笔记的点击率、交互率。

  • 问题：曝光的基尼系数很大。
  • 少数头部新笔记占据了大部分的曝光。

• 分别考察高曝光、低曝光新笔记。

  • 高曝光：比如 >1000 次曝光。
  • 低曝光：比如 <1000 次曝光。

内容侧指标

高热笔记占比

• 高热笔记：前 30 天获得 1000+ 次点击。
• 高热笔记占比越高，说明冷启阶段挖掘优质笔记的能力越强。

总结

• 作者侧指标：发布渗透率、人均发布量。
• 用户侧指标：新笔记消费指标、大盘消费指标。
• 内容侧指标：高热笔记占比。

冷启动的优化点

• 优化全链路（包括召回和排序）。
• 流量调控（流量怎么在新物品、老物品中分配）。

物品冷启动：简单的召回通道

召回的依据

冷启召回的困难

• 缺少用户交互，还没学好笔记 ID embedding，导致双塔模型效果不好。
• 缺少用户交互，导致 ItemCF 不适用。

双塔模型

ID Embedding

改进方案 1：新笔记使用 default embedding

• 物品塔做 ID embedding 时，让所有新笔记共享一个 ID，而不是用自己真正的 ID。
• Default embedding：共享的 ID 对应的 embedding 向量。
• s到下次模型训练的时候，新笔记才有自己的 ID embedding 向量。

改进方案 2：利用相似笔记 embedding 向量

• 查找 top k 内容最相似的高曝光笔记。
• 把 k 个高曝光笔记的 embedding 向量取平均，作为新笔记的 embedding。

多个向量召回池

• 多个召回池，让新笔记有更多曝光机会。

  • 1 小时新笔记，
  • 6 小时新笔记，
  • 24 小时新笔记，
  • 30 天笔记。

• 共享同一个双塔模型，那么多个召回池不增加训练的代价。

类目召回

基于类目的召回

• 系统维护类目索引： $\text{类目} \rightarrow \text{笔记列表（按时间倒排）}$

• 用类目索引做召回： $\text{用户画像} \rightarrow \text{类目} \rightarrow \text{笔记列表}$

• 取回笔记列表上前 k 篇笔记（即最新的 k 篇）。

基于关键词的召回

• 系统维护关键词索引： $\text{关键词} \rightarrow \text{笔记列表（按时间倒排）}$

• 根据用户画像上的 关键词 做召回。

缺点

• 缺点 1：只对刚刚发布的新笔记有效。

  • 取回某类目 / 关键词下最新的 k 篇笔记。
  • 发布几小时之后，就再没有机会被召回。

• 缺点 2：弱个性化，不够精准。

物品冷启动：聚类召回

聚类召回

基本思想

• 如果用户喜欢一篇笔记，那么他会喜欢内容相似的笔记。

• 事先训练一个神经网络，基于笔记的类别和图文内容，把笔记映射到向量。

• 对笔记向量做聚类，划分为 1000 个 $cluster$，记录每个 $cluster$ 的中心方向。（$k$-means 聚类，用余弦相似度。）

聚类索引

• 一篇新笔记发布之后，用神经网络把它映射到一个特征向量。

• 从 1000 个向量（对应 1000 个 $cluster$）中找到最相似的向量，作为新笔记的 $cluster$。

• 索引：

  $$cluster \rightarrow \text{笔记ID列表（按时间倒排）}$$

线上召回

• 给定用户 ID，找到他的 last-$n$ 交互的笔记列表，把这些笔记作为种子笔记。

• 把每篇种子笔记映射到向量，寻找最相似的 $cluster$。 （知道了用户对哪些 $cluster$ 感兴趣。）

• 从每个 $cluster$ 的笔记列表中，取回最新的 $m$ 篇笔记。

• 最多取回 $mn$ 篇新笔记。

内容相似度模型

训练内容相似度模型

模型的训练

基本想法：鼓励 $\cos(\mathbf{a}, \mathbf{b}^+)$ 大于 $\cos(\mathbf{a}, \mathbf{b}^-)$

Triplet hinge loss:

$$L(\mathbf{a}, \mathbf{b}^+, \mathbf{b}^-) = \max\{0, \cos(\mathbf{a}, \mathbf{b}^-) + m - \cos(\mathbf{a}, \mathbf{b}^+)\}$$

Triplet logistic loss:

$$L(\mathbf{a}, \mathbf{b}^+, \mathbf{b}^-) = \log(1 + \exp(\cos(\mathbf{a}, \mathbf{b}^-) - \cos(\mathbf{a}, \mathbf{b}^+)))$$

<种子笔记，正样本>

方法一：人工标注二元组的相似度

方法二：算法自动选正样本

筛选条件：

• 只用高曝光笔记作为二元组 （因为有充足的用户交互信息）。

• 两篇笔记有相同的二级类别，比如都是 “菜谱教程”。

• 用 ItemCF 的物品相似度选正样本。

<种子笔记，负样本>

• 从全体笔记中随机选出满足条件的：
  • 字数较多 （神经网络提取的文本信息有效）。
  • 笔记质量高，避免图文无关。

总结

• 基本思想：根据用户的点赞、收藏、转发记录，推荐内容相似的笔记。

• 线下训练：多模态神经网络把图文内容映射到向量。

• 线上服务：

  $$\text{用户喜欢的笔记} \rightarrow \text{特征向量} \rightarrow \text{最近的 Cluster} \rightarrow \text{新笔记}$$

物品冷启动：Look-Alike 人群扩散

Look-Alike 起源于互联网广告

• 如何计算两个用户的相似度？

• UserCF：两个用户有共同的兴趣点。

• Embedding：两个用户向量的 $\cos$ 较大。

Look-Alike 用于新笔记召回

• 点击、点赞、收藏、转发 —— 用户对笔记可能感兴趣。

• 把有交互的用户作为新笔记的种子用户。

• 用 look-alike 在相似用户中扩散。

• 近线更新特征向量。

• 特征向量是有交互的用户的向量的平均。

• 每当有用户交互该物品，更新笔记的特征向量。

利用双塔模型计算出用户的特征向量，将这个特征向量在向量数据库中做最近邻查找。这个过程就叫做 Look-Alike 召回。

如果种子用户喜欢某篇笔记，那么相似用户也可能喜欢这篇笔记，这叫做 Look-Alike 扩散召回通道。

物品冷启动：流量调控

扶持新笔记的目的

• 目的1：促进发布，增大内容池。

  • 新笔记获得的曝光越多，作者创作积极性越高。
  • 反映在发布渗透率、人均发布量。

• 目的2：挖掘优质笔记。

  • 做探索，让每篇新笔记都能获得足够曝光。
  • 挖掘的能力反映在高热笔记占比。

工业界的做法

• 假设推荐系统只分发年龄 <30 天的笔记。

• 假设采用自然分发，新笔记（年龄 <24 小时）的曝光占比为 1/30。

• 扶持新笔记，让新笔记的曝光占比远大于 1/30。

流量调控技术的发展

1. 在推荐结果中强插新笔记。
2. 对新笔记的排序分数做提权（boost）。
3. 通过提权，对新笔记做保量。
4. 差异化保量。

新笔记提权（boost）

新笔记提权

• 目标：让新笔记有更多机会曝光。

  • 如果做自然分发，24 小时新笔记占比为 1/30。
  • 做人为干涉，让新笔记占比大幅提升。

• 干涉粗排、重排环节，给新笔记提权。

• 优点：容易实现，投入产出比好。

• 缺点：

  • 曝光量对提权系数很敏感。
  • 很难精确控制曝光量，容易过度曝光和不充分曝光。

新笔记保量

• 保量：不论笔记质量高低，都保证 24 小时获得 100 次曝光。

• 在原有提权系数的基础上，乘以额外的提权的系数，例如：

动态提权保量

用下面四个值计算提权系数

• 目标时间：比如 24 小时。
• 目标曝光：比如 100 次。
• 发布时间：比如笔记已经发布 12 小时。
• 已有曝光：比如笔记已经获得 20 次曝光。

计算公式：

$$\text{提权系数} = f\left( \frac{\text{发布时间}}{\text{目标时间}}, \frac{\text{已有曝光}}{\text{目标曝光}} \right) = f(0.5, 0.2)$$

保量的难点

保量成功率远低于 100%

• 很多笔记在 24 小时达不到 100 次曝光。
• 召回、排序存在不足。
• 提权系数调得不好。

线上环境变化会导致保量失败

• 线上环境变化：新增召回通道、升级排序模型、改变重排打散规则……
• 应对措施：线上环境变化后，需要调整提权系数。

给新笔记分数 boost 越多，对新笔记越有利？

• 好处：分数提升越多，曝光次数越多。
• 坏处：把笔记推荐给不太合适的受众。
  • 提权系数过高，导致预估兴趣分数偏高，会将笔记推荐给不合适的受众
  • 点击率、点赞率等指标会偏低。
  • 长期会受推荐系统打压，难以成长为热门笔记。

差异化保量

• 保量：不论新笔记质量高低，都做扶持，在前 24 小时给 100 次曝光。

• 差异化保量：不同笔记有不同保量目标，普通笔记保 100 次曝光，内容优质的笔记保 100~500 次曝光。

差异化保量

• 基础保量：24 小时 100 次曝光。

• 内容质量：用模型评价内容质量高低，给予额外保量目标，上限是加 200 次曝光。

• 作者质量：根据作者历史上的笔记质量，给予额外保量目标，上限是加 200 次曝光。

• 一篇笔记最少有 100 次保量，最多有 500 次保量。

总结

• 流量调控：流量怎么在新老笔记之间分配。

• 扶持新笔记：单独的召回通道，在排序阶段提权。

• 保量：帮助新笔记在前 24 小时获得 100 次曝光。

• 差异化保量：根据内容质量、作者质量，决定保量目标。

物品冷启动：AB测试

新笔记冷启的 AB 测试

• 作者侧指标：

  • 发布渗透率、人均发布量。

• 用户侧指标：

  • 对新笔记的点击率、交互率。
  • 大盘指标：消费时长、日活、月活。

用户侧实验

用户侧实验

缺点

• 限定：保量 100 次曝光。

• 假设：新笔记曝光越多，用户使用 APP 时长越低。

• 新策略：把新笔记排序时的权重增大两倍。

• 结果（只看消费指标）

  • AB 测试的 diff 是负数（策略组不如对照组）。

  • 如果推全，diff 会缩小（比如 -2% ➝ -1%）。

  • 这是因为新笔记采取保量。实验组的新笔记曝光量偏多，对照组偏少。比如有90篇新笔记，每篇保量100次，一共曝光9000次。实验组曝光了6000次，对照组曝光了3000次。试验结束后，原来实验组的 50% 用户曝光了4500次，对照组的 50% 用户也曝光了4500次，因此实验计算的 diff 偏大。

作者侧实验

作者侧实验：方案一

缺点：新笔记之间会抢流量

• 设定：

  • 新老笔记走各自队列，没有竞争。

  • 重排：分给新笔记 1/3 流量，分给老笔记 2/3 流量。

• 新策略：把新笔记的权重增大两倍。

• 结果（只看发布指标）：

  • AB 测试的 diff 是正数（策略组优于对照组）。

  • 如果推全，diff 会消失（比如 2% ➝ 0）。

缺点：新笔记和老笔记抢流量

• 设定：新老笔记自由竞争。

• 新策略：把新笔记排序时的权重增大两倍。

• AB 测试时，50% 新笔记（带策略）跟 100% 老笔记抢流量。

• 推全后，100% 新笔记（带策略）跟 100% 老笔记抢流量。

• 作者侧 AB 测试结果与推全结果有些差异。

作者侧实验：方案二

方案二比方案一的优缺点

• 优点：新笔记的两个桶不抢流量，作者侧实验结果更可信。

• 相同：新笔记和老笔记抢流量，作者侧 AB 测试结果与推全结果有些差异。

• 缺点：新笔记池减小一半，对用户体验造成负面影响。

作者侧实验：方案三

对公司业务造成影响。

总结

• 冷启的 AB 测试需要观测 作者发布指标 和 用户消费指标。

• 各种 AB 测试的方案都有缺陷。（小红书有更好的方案，但也不完美。）

• 设计方案的时候，问自己几个问题：

  • 实验组、对照组新笔记会不会抢流量？
  • 新笔记、老笔记怎么抢流量？
  • 同时隔离笔记、用户，会不会让内容池变小？
  • 如果对新笔记做保量，会发生什么？

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贡献者

• Mira190
• 0dysseus7

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