YoutubeDNN 文章个人解读

YoutubeDNN 来自 Google 16年的经典论文《Deep Neural Networks for YouTube Recommendations》

• Candidate Generation（召回阶段） 完成候选视频的快速筛选，这一步候选视频集合由百万降低到了百的量级

  1. 注意到这一步骤对应的是多分类任务（全库商品都要进行打分）：输入是用户的历史行为的embedding向量 和 搜索词的embedding向量（对应到搜索任务），不同于精排阶段（二分类任务）(存在候选 target item, 逐个对候选 target item 进行打分，因此输入中包括候选 item )。对于这一多分类任务，每一类代表一个 item, softmax 层的矩阵 (V) 则相当于每个类的类模板，也可以看做是每个 item 的 embedding vector, 但学习到这个 embedding vector 只使用到标记信息，却没有显式利用到该 item 的信息。

  2. 这与传统的机器学习多分类任务形成了鲜明对比，例如，对于 CIFAR-100 数据集分类，输入是 ({(x_i, y_i)}), 其中 (x_i) 是 (y_i) 所对应类的一个实例（例如一张 cat 的图片)，两者强相关，或者说 (x_i) 定义了 (y_i) 所代表的事物。而对于召回所对应的多分类任务，输入是 ({([a_i, b_i], y_i)}), 我们给 ([a_i, b_i]) 打上 label (y_i) 表示在用户历史行为 (a_i)、输入搜索词 (b_i) 下，（当把 (y_i) 对应的 item 呈现给用户时）， 用户对 (y_i) 对应的 item 产生了交互作用。但由于用户兴趣的多样性、传递性等， ([a_i, b_i]) 与这一 item 可能只有隐式的关联（弱相关），没有显式的关联（强相关）。

  3. 在线推断时，为了速度的考虑，冒着牺牲少许精度的风险，直接使用 ANN 索引的方法，在 ({mathbf v_i}) 中搜索与用户 embedding vector (u_j) 最接近的一些向量。考虑到 softmax 函数的计算方式，(p(y_i|x) = frac{exp(v_i^ op f(x)+b_i)}{sum_jexp(v_j^ op f(x)+b_j)})，当 (p(y_i|x)) 很大时，(exp(v_i^ op f(x)+b_i)) 也很大, 忽略 (b_i) 项，则相当于内积 (v_i^ op f(x)) 很大，若限制模长几乎一致，则也相当于 (|v_i-f(x)|_2) 很小，因此可以使用近邻检索方法。使用近邻检索方法，主要是为了提高召回阶段的速度，近邻检索这个领域在学术界和工业界都有大量研究，可以把对近邻检索的优化都用上去，并行处理全库所有 item （(O(log n)) 复杂度）， 如此则比起逐个计算 (p(y_i|x)) 值（(O(n)) 复杂度）再进行排序要快上无数倍。

• Ranking Model（排序阶段）完成几百个候选视频的精排
  1. 排序模型较为简单常见，但对于训练数据和特征都做了一些结合业务场景的相应处理。
  2. 对模型的训练和服务过程进行了一些处理，以更加适合于视频推荐的业务场景。训练时使用 weighted LR 进行加权处理, 模型服务时使用 (exp(Wx+b)) 而并非 (p(y|x)) 来给出预测用户播放时长。