2019-12-25推荐总结
第一个问题：我们知道在个性化推荐系统里，第一个环节一般是召回阶段，而召回阶段工业界目前常规的做法是多路召回，每一路召回可能采取一个不同的策略。那么打破常规的思考之一是：是否我们能够使用一个统一的模型，将多路召回改造成单模型单路召回策略？如果不能，那是为什么？如果能，怎么做才可以？这样做有什么好处和坏处？
第二个问题：我们同样知道，目前实用化的工业界的推荐系统通常由两个环节构成，召回阶段和排序阶段，那么为什么要这么划分？它们各自的职责是什么？打破常规的另外一个思考是：是否存在一个模型，这个模型可以将召回阶段和排序阶段统一起来，就是把两阶段推荐环节改成单模型单环节推荐流程？就是说靠一个模型一个阶段把传统的两阶段推荐系统做的事情一步到位做完？如果不能，为什么不能？如果能，怎么做才可以？什么样的模型才能担当起这种重任呢？而在现实世界里是否存在这个模型？这个思路真的可行吗?(知乎张俊林去看)
对于在线部分来说，一般要经历几个阶段。首先通过召回环节，将给用户推荐的物品降到千以下规模；如果召回阶段返回的物品还是太多，可以加入粗排阶段，这个阶段是可选的，粗排可以通过一些简单排序模型进一步减少往后续环节传递的物品；再往后是精排阶段，这里可以使用复杂的模型来对少量物品精准排序。对某个用户来说，即使精排推荐结果出来了，一般并不会直接展示给用户，可能还要上一些业务策略，比如去已读，推荐多样化，加入广告等各种业务策略。之后形成最终推荐结果，将结果展示给用户。
对于近线部分来说，主要目的是实时收集用户行为反馈，并选择训练实例，实时抽取拼接特征，并近乎实时地更新在线推荐模型。这样做的好处是用户的最新兴趣能够近乎实时地体现到推荐结果里。
对于离线部分而言，通过对线上用户点击日志的存储和清理，整理离线训练数据，并周期性地更新推荐模型。对于超大规模数据和机器学习模型来说，往往需要高效地分布式机器学习平台来对离线训练进行支持。
召回部分的模型不能太复杂
因为要快，处理的数据量大，而复杂的部分在第二部分，就是learning to rank上，
因为粗排是可选的，对于大多数推荐系统来说，通常在线部分的主体分为两个阶段就够，第一个阶段是召回，第二个阶段是排序。因为个性化推荐需要给每个用户展现不同的信息流或者物品流，而对于每个用户来说，可供推荐的物品，在具备一定规模的公司里，是百万到千万级别，甚至上亿。所以对于每一个用户，如果对于千万级别物品都使用先进的模型挨个进行排序打分，明显速度上是算不过来的，资源投入考虑这么做也不划算。从这里可以看出，召回阶段的主要职责是：从千万量级的候选物品里，采取简单模型将推荐物品候选集合快速筛减到千级别甚至百级别，这样将候选集合数量降下来，之后在排序阶段就可以上一些复杂模型，细致地对候选集进行个性化排序。
从上面在线推荐两阶段任务的划分，我们可以看出，召回阶段因为需要计算的候选集合太大，所以要想速度快，就只能上简单模型，使用少量特征，保证泛化能力，尽量让用户感兴趣的物品在这个阶段能够找回来；而排序阶段核心目标是要精准，因为它处理的物品数据量小，所以可以采用尽可能多的特征，使用比较复杂的模型，一切以精准为目标
多路召回
以微博信息流排序为例，不同业务召回路数不太一样，但是常用的召回策略，基本都会包含，比如兴趣标签，兴趣Topic，兴趣实体，协同过滤，热门，相同地域等，多者几十路召回，少者也有7／8路召回。
对于每一路召回，会拉回K条相关物料，这个K值是个超参，需要通过线上AB测试来确定合理的取值范围。如果你对算法敏感的话，会发现这里有个潜在的问题，如果召回路数太多，对应的超参就多，这些超参组合空间很大，如何设定合理的各路召回数量是个问题。另外，如果是多路召回，这个超参往往不太可能是用户个性化的，而是对于所有用户，每一路拉回的数量都是固定的，这里明显有优化空间。按理说，不同用户也许对于每一路内容感兴趣程度是不一样的，更感兴趣的那一路就应该多召回一些，所以如果能把这些超参改为个性化配置是很好的，但是多路召回策略下，虽然也不是不能做，但是即使做，看起来还是很Trick的。有什么好办法能解决这个问题吗？有，本文后面会讲
FM模型其实有些年头了，是2010年由Rendle提出的，但是真正在各大厂大规模在CTR预估和推荐领域广泛使用，其实也就是最近几年的事。
FM模型比较简单，网上介绍的内容也比较多，细节不展开说它了。不过我给个个人判断：我觉得FM是推荐系统工程师应该熟练掌握和应用的必备算法，即使你看很多DNN版本的排序模型，你应该大多数情况会看到它的影子，原因其实很简单：特征组合对于推荐排序是非常非常重要的，而FM这个思路已经很简洁优雅地体现了这个思想了（主要是二阶特征组合）。DNN模型一样离不开这个特点，而MLP结构是种低效率地捕获特征组合的结构，所以即使是深度模型，目前一样还离不开类似FM这个能够直白地直接去组合特征的部分。这是你会反复发现它的原因所在，当然也许是它本人，也许不一定是它本人，但是一定是它的变体。
既然谈到这里了，那顺手再多谈谈推荐排序模型。目前具备实用化价值的DNN版本的CTR模型一般采用MLP结构，看着远远落后CV/NLP的特征抽取器的发展水平，很容易让人产生如下感觉：CTR的DNN模型还处于深度学习原始社会阶段
那这又是为什么呢？因为CNN的特性天然不太适合推荐排序这个场景（为什么？您可以思考一下。为了预防某些具备某种独特个性特征的同学拿个别例子说事情，我先提一句：请不要跟我说某个已有的看上去比较深的CNN CTR模型，你自己试过效果如何再来说。这算是我的预防性回怼或者是假设性回怼，哈哈）。RNN作为捕捉用户行为序列，利用时间信息的辅助结构还行，但是也不太适合作为CTR预估或者推荐排序的主模型（为什么？您可以思考一下，关于这点，我的看法以后有机会会提）。好像剩下的选择不多了（Transformer是很有希望的，去年年中左右，我觉得Self attention应该是个能很好地捕捉特征组合（包括二阶／三阶…多阶）的工具，于是，我们微博也尝试过用self attention和transformer作为CTR的主体排序模型，非业务数据测试的，当时测试效果和DeepFM等主流模型效果差不太多
我现在回头看，很可能是哪些细节没做对，当时觉得没有特别的效果优势，于是没再继续尝试这个思路。当然貌似18年下半年已经冒出几篇用Transformer做CTR排序模型的论文了，我个人非常看好这个CTR模型进化方向），于是剩下的选择貌似只有MLP了，意思是：对于CTR或者推荐排序领域来说，不是它不想进入模型共产主义阶段，是大门关得太紧，它进不去，于是只能在MLP这个门槛徘徊。在深度学习大潮下，从模型角度看，确实跟很多领域比，貌似推荐领域远远落后，这个是事实。我觉得主要原因是它自身的领域特点造成的，它可能需要打造适合自身特点的DNN排序模型。就像图像领域里有Resnet时刻，NLP里面有Bert时刻，我觉得推荐排序深度模型目前还没有，现在和未来也需要这个类似的高光时刻，而这需要一个针对它特性改造出的新结构，对此我是比较乐观的，我预感这个时刻一年之内还无法出现，但是很可能已经在路上，距离我们不远了。
下面我从两个角度来简单介绍下FM模型，一个角度是从特征组合模型的进化角度来讲；另外一个角度从协同过滤模型的进化角度来讲。FM模型就处于这两类模型进化的交汇口。
lr+特征工程
LR模型是CTR预估领域早期最成功的模型，大多工业推荐排序系统采取LR这种“线性模型+人工特征组合引入非线性”的模式。因为LR模型具有简单方便易解释容易上规模等诸多好处，所以目前仍然有不少实际系统仍然采取这种模式。但是，LR模型最大的缺陷就是人工特征工程，耗时费力费人力资源，那么能否将特征组合的能力体现在模型层面呢？
fm
其实想达到这一点并不难，如上图在计算公式里加入二阶特征组合即可，任意两个特征进行组合，可以将这个组合出的特征看作一个新特征，融入线性模型中。而组合特征的权重可以用来表示，和一阶特征权重一样，这个组合特征权重在训练阶段学习获得。其实这种二阶特征组合的使用方式，和多项式核SVM是等价的。虽然这个模型看上去貌似解决了二阶特征组合问题了，但是它有个潜在的问题：它对组合特征建模，泛化能力比较弱，尤其是在大规模稀疏特征存在的场景下，这个毛病尤其突出，比如CTR预估和推荐排序，这些场景的最大特点就是特征的大规模稀疏。所以上述模型并未在工业界广泛采用。那么，有什么办法能够解决这个问题吗？
fm
这本质上是在对特征进行embedding化表征，和目前非常常见的各种实体embedding本质思想是一脉相承的，但是很明显在FM这么做的年代（2010年），还没有现在能看到的各种眼花缭乱的embedding的形式与概念。所以FM作为特征embedding，可以看作当前深度学习里各种embedding方法的老前辈。当然，FM这种模式有它的前辈模型吗？有，等会会谈。其实，和目前的各种深度DNN排序模型比，它仅仅是少了2层或者3层MLP隐层，用来直接对多阶特征非线性组合建模而已，其它方面基本相同。
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