【推荐系统学习笔记】-- 1、推荐系统架构

根本解决的问题：在信息过载的情况下，用户如何高效获取感兴趣的信息。

1 逻辑架构

推荐系统要处理的问题就可以被形式化地定义为：对于某个用户U（User），在特定场景C（Context）下，针对海量的“物品”信息构建一个函数 ，预测用户对特定候选物品I（Item）的喜好程度，再根据喜好程度对所有候选物品进行排序，生成推荐列表的问题

2 技术架构

在实际的推荐系统中，工程师需要着重解决的问题有两类。

• 一类问题与数据和信息相关，即“用户信息”“物品信息”“场景信息”：逐渐发展为推荐系统中融合了数据离线批处理、实时流处理的数据流框架
• 另一类问题与推荐系统算法和模型相关：进一步细化为推荐系统中，集训练（Training）、评估（Evaluation）、部署（Deployment）、线上推断（Online Inference）为一体的模型框架。

2.1 数据部分

推荐系统的“数据部分”主要负责的是“用户”“物品”“场景”信息的收集与处理。根据处理数据量和处理实时性的不同，我们会用到三种不同的数据处理方式，按照实时性的强弱排序的话，它们依次是

• 客户端与服务器端实时数据处理
• 流处理平台准实时数据处理
• 大数据平台离线数据处理

数据处理后，有三个用途：

• 生成推荐系统模型所需的样本数据，用于算法模型的训练和评估。
• 生成推荐系统模型服务（Model Serving）所需的“用户特征”，“物品特征”和一部分“场景特征”，用于推荐系统的线上推断。
• 生成系统监控、商业智能（Business Intelligence，BI）系统所需的统计型数据。

2.2 模型部分

2.2.1 发展历史

从矩阵分解算法 -> 深度模型发展
传统模型：
深度模型的优势：
1、复杂的网络可以拟合更复杂的函数
2、注意力机制可以模拟用户兴趣变化的过程

《Deep Interest Evolution Network for Click-Through Rate Prediction》，阿里巴巴的深度学习模型——深度兴趣进化网络（如图 3），它利用了三层序列模型的结构，模拟了用户在购买商品时兴趣进化的过程，如此强大的数据拟合能力和对用户行为的理解能力，是传统机器学习模型不具备的。

2.2.2 模型各部分

一般有召回层、排序层、补充策略与算法层

• 召回层：一般由高效的召回规则、算法或简单的模型组成，这让推荐系统能快速从海量的候选集中召回用户可能感兴趣的物品
• 排序层：利用排序模型对初筛的候选集进行精排序
• 补充策略与算法层：在返回给用户推荐列表之前，为兼顾结果的“多样性”“流行度”“新鲜度”等指标，结合一些补充的策略和算法对推荐列表进行一定的调整，最终形成用户可见的推荐列表

深度学习应用：

• 深度学习中 Embedding 技术在召回层的应用。作为深度学习中非常核心的 Embedding 技术，将它应用在推荐系统的召回层中，做相关物品的快速召回，已经是业界非常主流的解决方案了。不同结构的深度学习模型在排序层的应用。
• 排序层（也称精排层）是影响推荐效果的重中之重，也是深度学习模型大展拳脚的领域。深度学习模型的灵活性高，表达能力强的特点，这让它非常适合于大数据量下的精确排序。深度学习排序模型毫无疑问是业界和学界都在不断加大投入，快速迭代的部分。增强学习在模型更新、工程模型一体化方向上的应用。
• 增强学习可以说是与深度学习密切相关的另一机器学习领域，它在推荐系统中的应用，让推荐系统可以在实时性层面更上一层楼。