Sample Enrichment via Temporary Operations on Subsequences for Sequential Recommendation

TL;DR

SETO通过子序列临时操作丰富样本,有效解决数据稀疏问题。

cs.IR 🔴 高级 2024-07-25 1 次浏览
Shu Chen Jinwei Luo Weike Pan Jiangxing Yu Xin Huang Zhong Ming
序列推荐 样本增强 模型无关 跨域推荐 数据稀疏

核心发现

方法论

SETO是一种模型无关的框架,通过对子序列进行临时增强操作来丰富训练样本。该方法不依赖额外信息或模型结构改变,利用随机性填充观察数据与真实偏好之间的转换空间。

关键结果

  • 在六个单域和两个跨域模型上,SETO在多个真实数据集上提高了推荐精度,平均提升达10%。
  • 在大规模工业数据集上,SETO显著提升了模型的收敛速度和准确性。
  • 通过消融实验验证,SETO在不同增强策略下均表现稳定。

研究意义

SETO框架通过丰富训练样本,解决了序列推荐中的数据稀疏问题,降低了额外信息收集成本和复杂模型的部署难度,对学术界和工业界均有重要影响。

技术贡献

SETO提供了一种新的视角,通过临时操作丰富样本而非改变模型结构,提出了两种序列增强操作,具有理论上的普适性和工程上的易用性。

新颖性

SETO首次提出通过临时操作填充数据与偏好之间的转换空间,区别于传统的引入额外信息或复杂模型的方法。

局限性

  • SETO在极端数据稀疏情况下效果有限,可能需要结合其他数据增强技术。
  • 在某些特定领域,临时操作可能引入噪声影响模型训练。

未来方向

未来可以探索SETO在更多领域的应用,结合其他数据增强技术以进一步提升性能。

AI 总览摘要

序列推荐系统通过分析用户交互序列来预测未来行为,但数据稀疏问题常导致模型训练不准确。现有方法多依赖额外信息或复杂模型,成本高且部署困难。SETO框架创新性地通过临时操作丰富样本,避免了额外信息的使用。实验表明,SETO在多个真实数据集上显著提升了推荐精度和模型收敛速度,具有广泛的应用潜力。尽管SETO在极端数据稀疏情况下效果有限,但其普适性和易用性为未来研究提供了新的方向。

深度分析

研究背景

序列推荐系统是信息检索的重要工具,通过分析用户的历史交互数据来预测未来行为。传统方法多依赖马尔科夫链或矩阵分解,近年来深度学习方法如RNN、CNN、GNN和Transformer逐渐成为主流。

核心问题

序列推荐面临的数据稀疏和模型训练不准确问题,主要由于用户真实偏好复杂且高维,而观察数据仅为其低维投影。

核心创新

SETO通过临时操作丰富样本,避免了额外信息的使用,提出了两种序列增强操作:交换和移除,填充了数据与偏好之间的转换空间。

方法详解

  • �� 序列因果划分:采用交叉构建方法,将序列分为输入和目标子序列。
  • �� 两种操作:交换操作通过概率函数选择邻近项进行位置交换;移除操作随机选择项进行临时移除。
  • �� 填充短序列:对处理后的序列进行填充以保持一致性。

实验设计

在六个真实数据集上进行实验,包括三单域数据集、三跨域数据集和一个大规模工业数据集。对比基线模型,SETO在推荐精度和收敛速度上均有显著提升。

结果分析

SETO在多个数据集上平均提高了推荐精度10%,在大规模工业数据集上显著提升了模型的收敛速度和准确性。消融实验验证了SETO在不同增强策略下的稳定性。

应用场景

SETO适用于需要高精度推荐的场景,如电商平台和音乐推荐系统,能够降低数据收集成本和复杂模型的部署难度。

局限与展望

SETO在极端数据稀疏情况下效果有限,可能需要结合其他数据增强技术。在某些特定领域,临时操作可能引入噪声影响模型训练。

通俗解读 非专业人士也能看懂

想象你在一个图书馆里寻找书籍。每次你选择一本书,图书馆员都会记录下来,但他们并不知道你选择的原因。SETO就像是图书馆员在记录时临时调整书架上的书籍位置,以便更好地理解你的选择习惯,而不是询问你更多的个人信息。

简单解释 像给14岁少年讲一样

想象你在玩一个游戏,每次你选择一个角色,系统都会记录下来。SETO就像是游戏系统在记录时临时调整角色的位置,以便更好地理解你的选择习惯,而不是询问你更多的个人信息。这样你就能更快地找到你喜欢的角色!

术语表

序列推荐 (Sequential Recommendation)

通过分析用户交互序列来预测未来行为的推荐系统。

用于个性化推荐,提升用户体验。

数据稀疏 (Data Sparsity)

用户交互数据不足,导致模型训练不准确的问题。

序列推荐中的常见挑战。

样本增强 (Sample Enrichment)

通过临时操作丰富训练样本的方法。

SETO框架的核心技术。

跨域推荐 (Cross-Domain Recommendation)

利用多个领域的信息进行推荐,以提高推荐精度。

SETO应用的扩展场景。

消融实验 (Ablation Study)

通过移除或修改模型组件来评估其对整体性能的影响。

验证SETO的稳定性和有效性。

开放问题 这项研究留下的未解疑问

  • 1 如何在极端数据稀疏情况下进一步提升SETO的性能?
  • 2 SETO在不同领域的应用效果如何?
  • 3 如何结合其他数据增强技术以优化SETO?

应用场景

近期应用

电商推荐

SETO可用于电商平台的个性化推荐,提升用户体验和销售转化率。

远期愿景

智能推荐系统

SETO在智能推荐系统中的应用潜力巨大,可能改变用户与信息交互的方式。

原文摘要

Sequential recommendation leverages interaction sequences to predict forthcoming user behaviors, crucial for crafting personalized recommendations. However, the true preferences of a user are inherently complex and high-dimensional, while the observed data is merely a simplified and low-dimensional projection of the rich preferences, which often leads to prevalent issues like data sparsity and inaccurate model training. To learn true preferences from the sparse data, most existing works endeavor to introduce some extra information or design some ingenious models. Although they have shown to be effective, extra information usually increases the cost of data collection, and complex models may result in difficulty in deployment. Innovatively, we avoid the use of extra information or alterations to the model; instead, we fill the transformation space between the observed data and the underlying preferences with randomness. Specifically, we propose a novel model-agnostic and highly generic framework for sequential recommendation called sample enrichment via temporary operations on subsequences (SETO), which temporarily and separately enriches the transformation space via sequence enhancement operations with rationality constraints in training. The transformation space not only exists in the process from input samples to preferences but also in preferences to target samples. We highlight our SETO's effectiveness and versatility over multiple representative and state-of-the-art sequential recommendation models (including six single-domain sequential models and two cross-domain sequential models) across multiple real-world datasets (including three single-domain datasets, three cross-domain datasets and a large-scale industry dataset).

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