DARLR: Dual-Agent Offline Reinforcement Learning for Recommender Systems with Dynamic Reward

TL;DR

DARLR通过动态奖励优化推荐系统,实验显示在KuaiRand上提升16%。

cs.IR 🔴 高级 2025-05-12 1 次浏览
Yi Zhang Ruihong Qiu Xuwei Xu Jiajun Liu Sen Wang
强化学习 推荐系统 动态奖励 离线学习 多智能体

核心发现

方法论

DARLR采用双智能体框架,包括选择器和推荐器。选择器通过平衡相似性和多样性选择参考用户,推荐器从这些用户中聚合信息,动态调整奖励估计。选择器的统计特征指导不确定性惩罚的动态调整。

关键结果

  • 在KuaiRand数据集上,DARLR的动态奖励机制使累计奖励提高16%,比静态奖励收敛更快。
  • 在KuaiRec数据集上,动态奖励机制的累计奖励显著优于静态奖励。
  • 通过消融实验验证了选择器和推荐器的协同作用对性能提升的关键性。

研究意义

DARLR解决了模型中奖励函数不准确的问题,通过动态奖励塑造提高了推荐系统的长期用户满意度,具有广泛的应用潜力。

技术贡献

提出了双智能体框架,动态更新世界模型,显著改善了推荐策略的效果。相比于现有方法,提供了新的理论保证和工程可能性。

新颖性

DARLR首次在推荐系统中引入动态奖励塑造,通过双智能体框架解决了静态奖励函数的局限性。

局限性

  • 选择器的参考用户选择可能受到数据集稀疏性的影响,导致推荐质量下降。
  • 动态奖励机制需要额外的计算资源,可能增加系统复杂性。

未来方向

未来可以探索如何在更大规模的数据集上优化选择器的性能,以及如何降低动态奖励机制的计算成本。

AI 总览摘要

推荐系统在电子商务和社交媒体等领域取得了显著成功,但现有方法在捕捉用户长远动态兴趣方面存在不足。DARLR提出了一种双智能体离线强化学习框架,通过动态更新世界模型来优化推荐策略。选择器负责选择参考用户,推荐器则聚合这些用户的信息以动态调整奖励估计。实验结果显示,DARLR在多个基准数据集上表现优异,尤其是在动态奖励塑造方面表现出色。尽管如此,选择器的性能可能受到数据稀疏性的影响,未来研究可以进一步优化其效率。

深度分析

研究背景

推荐系统在工业应用中广泛使用,通常采用监督学习和强化学习方法。监督学习难以捕捉用户的长期动态兴趣,而强化学习通过交互训练优化用户满意度。

核心问题

现有的离线强化学习方法使用静态奖励函数,导致奖励估计不准确,影响推荐策略的质量。

核心创新

DARLR通过双智能体框架动态更新世界模型,选择器选择参考用户,推荐器聚合信息以动态调整奖励估计。

方法详解

  • �� 世界模型通过监督学习训练,使用DeepFM预测奖励
  • �� 选择器选择参考用户,平衡相似性和多样性
  • �� 推荐器聚合信息,动态调整奖励估计和不确定性惩罚

实验设计

实验在KuaiRand和KuaiRec等四个基准数据集上进行,比较了动态奖励与静态奖励的效果,使用消融实验验证了选择器和推荐器的协同作用。

结果分析

DARLR在KuaiRand上提高了16%的累计奖励,动态奖励机制比静态奖励收敛更快,表现更优。

应用场景

DARLR可用于电子商务和社交媒体的推荐系统,提升用户满意度和长期参与度。

局限与展望

选择器的性能可能受到数据稀疏性的影响,动态奖励机制增加了计算复杂性。

通俗解读 非专业人士也能看懂

想象一个厨师在厨房里准备晚餐。厨师有一个食谱,但食谱上没有详细说明每个步骤。为了确保每道菜都能完美呈现,厨师会观察其他厨师的做法,并根据他们的反馈调整自己的步骤。这就像DARLR的选择器和推荐器,选择器选择参考用户,推荐器根据这些用户的信息动态调整推荐策略。

简单解释 像给14岁少年讲一样

想象你在玩一个游戏,游戏里有很多关卡,每个关卡都有不同的挑战。为了过关,你需要观察其他玩家的策略,并根据他们的反馈调整自己的策略。这就像DARLR的选择器和推荐器,选择器选择参考用户,推荐器根据这些用户的信息动态调整推荐策略。

术语表

强化学习 (Reinforcement Learning)

一种机器学习方法,通过与环境交互来优化策略。

在推荐系统中用于优化用户长期满意度。

推荐系统 (Recommender System)

一种信息过滤系统,通过分析用户数据来推荐内容。

DARLR用于优化推荐策略。

动态奖励 (Dynamic Reward)

一种奖励机制,通过不断更新奖励估计来优化策略。

DARLR通过动态奖励塑造提高推荐质量。

选择器 (Selector)

DARLR中的一个智能体,负责选择参考用户。

选择器通过平衡相似性和多样性选择用户。

推荐器 (Recommender)

DARLR中的一个智能体,负责聚合信息并调整奖励估计。

推荐器根据选择器的信息动态调整策略。

开放问题 这项研究留下的未解疑问

  • 1 如何在大规模数据集上优化选择器的性能仍需探索。
  • 2 动态奖励机制的计算成本如何降低是一个开放问题。

应用场景

近期应用

电子商务推荐

DARLR可用于电子商务平台,提高用户满意度和销售额。

远期愿景

社交媒体推荐

DARLR可用于社交媒体平台,增强用户互动和参与度。

原文摘要

Model-based offline reinforcement learning (RL) has emerged as a promising approach for recommender systems, enabling effective policy learning by interacting with frozen world models. However, the reward functions in these world models, trained on sparse offline logs, often suffer from inaccuracies. Specifically, existing methods face two major limitations in addressing this challenge: (1) deterministic use of reward functions as static look-up tables, which propagates inaccuracies during policy learning, and (2) static uncertainty designs that fail to effectively capture decision risks and mitigate the impact of these inaccuracies. In this work, a dual-agent framework, DARLR, is proposed to dynamically update world models to enhance recommendation policies. To achieve this, a \textbf{\textit{selector}} is introduced to identify reference users by balancing similarity and diversity so that the \textbf{\textit{recommender}} can aggregate information from these users and iteratively refine reward estimations for dynamic reward shaping. Further, the statistical features of the selected users guide the dynamic adaptation of an uncertainty penalty to better align with evolving recommendation requirements. Extensive experiments on four benchmark datasets demonstrate the superior performance of DARLR, validating its effectiveness. The code is available at https://github.com/ArronDZhang/DARLR.

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