Gated Rotary-Enhanced Linear Attention with Rank Modulation for Long-term Sequential Recommendation

TL;DR

RecGRELA模型通过旋转增强线性注意力和自适应秩调制,实现长序列推荐的高效性和准确性。

cs.IR 🔴 高级 2025-06-16 24 次浏览
Juntao Hu Wei Zhou Haini Cai Xiao Du Huayi Shen Junhao Wen
推荐系统 线性注意力 旋转位置编码 秩调制 长序列

核心发现

方法论

本文提出了一种新的长序列推荐模型RecGRELA,结合旋转增强线性注意力(RELA)和自适应秩调制(ARM)。RELA模块通过旋转位置编码提高了线性注意力的效率,而ARM模块通过秩增强分支和门控秩选择器动态平衡用户的长期和短期兴趣。

关键结果

  • RecGRELA在ML-1M、ML-32M、Tmall和LFM-1B四个数据集上均表现出色,超越了基于RNN、Transformer和Mamba的现有方法,且内存开销较低。
  • 在ML-1M数据集上,RecGRELA的准确率提高了15%,显著优于传统的Transformer模型。
  • 通过消融实验验证,RELA模块显著提高了模型的长序列建模能力。

研究意义

RecGRELA模型在学术界和工业界具有重要意义,解决了长序列推荐中计算复杂度高和位置编码效率低的问题。通过引入旋转位置编码和自适应秩调制,模型在保持高效性的同时,能够更好地捕捉用户的动态兴趣模式。

技术贡献

技术贡献包括:1)通过RELA模块将旋转位置编码引入线性注意力,解决了长序列建模中的效率问题;2)ARM模块通过秩增强和门控机制,解决了线性注意力的低秩缺陷;3)模型在多个基准数据集上实现了最先进的性能。

新颖性

RecGRELA首次将旋转位置编码与线性注意力结合,显著提高了长序列推荐的效率和准确性。与现有方法相比,RecGRELA在处理长序列时表现出更高的计算效率和更好的兴趣捕捉能力。

局限性

  • 在极长序列下,尽管RecGRELA表现优异,但仍可能面临计算资源的限制。
  • 模型在某些特定领域的泛化能力有待进一步验证。
  • 在数据稀疏场景下,模型性能可能下降。

未来方向

未来研究可以探索RecGRELA在更多领域的应用,如实时推荐系统。此外,进一步优化模型的计算效率和内存使用也是值得关注的方向。

AI 总览摘要

长序列推荐系统在个性化服务中扮演着重要角色,但现有的Transformer模型在处理长序列时面临计算复杂度和内存消耗的问题。RecGRELA模型通过引入旋转增强线性注意力和自适应秩调制,解决了这些挑战。旋转位置编码提高了模型的位置信息捕捉能力,而自适应秩调制则通过动态平衡长期和短期兴趣,增强了模型的表现。

实验结果表明,RecGRELA在多个基准数据集上实现了最先进的性能,显著优于传统的RNN和Transformer模型。特别是在ML-1M数据集上,RecGRELA的推荐准确率提高了15%。

尽管RecGRELA在长序列推荐中表现出色,但在极长序列和数据稀疏场景下仍有改进空间。未来的研究可以进一步优化模型的计算效率,并探索其在实时推荐系统中的应用。

深度分析

研究背景

随着个性化服务的普及,序列推荐系统在电商、流媒体和社交媒体中得到广泛应用。传统方法如马尔可夫链和RNN在捕捉长序列依赖性方面存在局限,而Transformer模型虽然表现优异,但其点积注意力机制的二次复杂度限制了其在长序列中的应用。

核心问题

长序列推荐的核心问题在于如何在保证模型性能的同时,降低计算复杂度和内存消耗。现有的Transformer模型在处理长序列时,计算成本高昂,且位置编码效率低下,难以有效捕捉用户的动态兴趣。

核心创新

RecGRELA的创新之处在于:1)引入旋转增强线性注意力,解决了长序列建模中的效率问题;2)通过自适应秩调制,动态平衡用户的长期和短期兴趣;3)结合旋转位置编码,提高了位置信息的捕捉能力。

方法详解

  • �� 使用旋转位置编码增强线性注意力,降低计算复杂度。 • 引入自适应秩调制,通过秩增强分支和门控秩选择器动态调整兴趣捕捉。 • 在多个基准数据集上进行实验验证。

实验设计

实验在ML-1M、ML-32M、Tmall和LFM-1B数据集上进行,使用准确率和召回率作为评价指标。与RNN、Transformer和Mamba等基线模型进行对比,验证RecGRELA的性能优势。

结果分析

RecGRELA在所有数据集上均表现出色,特别是在ML-1M数据集上,推荐准确率提高了15%。消融实验表明,RELA模块显著提高了模型的长序列建模能力。

应用场景

RecGRELA可应用于电商推荐、视频推荐和社交媒体内容推荐等场景,特别适用于需要处理长序列用户行为的系统。

局限与展望

RecGRELA在极长序列和数据稀疏场景下可能面临性能下降的问题。此外,模型的计算资源需求在某些应用中可能成为瓶颈。

通俗解读 非专业人士也能看懂

想象你在一个巨大的图书馆中寻找书籍。传统方法像是记住你上次借的书,而RecGRELA则像是一个聪明的图书管理员,不仅记得你借过的书,还能根据你最近的兴趣变化,推荐你可能喜欢的新书。它通过一种叫做旋转位置编码的方法,快速找到你可能感兴趣的书籍,并通过自适应秩调制,确保推荐的书籍既符合你的长期兴趣,又能满足你短期的阅读需求。

简单解释 像给14岁少年讲一样

嘿,小伙伴!想象一下,你在网上看电影,系统会根据你之前看的电影推荐新电影给你。RecGRELA就像一个超级聪明的助手,它能记住你喜欢的电影类型,并根据你最近的观看习惯,推荐你可能喜欢的新电影。它不仅考虑你一直以来的兴趣,还能捕捉到你最近的变化,比如你突然对超级英雄电影感兴趣。这样,你就不会错过任何好看的电影啦!

术语表

线性注意力 (Linear Attention)

一种通过线性化点积注意力来降低计算复杂度的机制。

用于提高长序列推荐的效率。

旋转位置编码 (Rotary Position Encoding)

通过旋转矩阵引入相对位置信息的编码方法。

增强线性注意力的位置信息捕捉能力。

自适应秩调制 (Adaptive Rank Modulation)

通过动态调整秩来平衡长期和短期兴趣的机制。

解决线性注意力的低秩缺陷。

秩增强分支 (Rank Augmentation Branch)

通过引入局部token混合来增强模型表达能力的分支。

提高模型对短期兴趣的捕捉能力。

门控秩选择器 (Gated Rank Selector)

动态调节信息流以区分长期和短期兴趣的机制。

在ARM模块中用于平衡不同兴趣。

开放问题 这项研究留下的未解疑问

  • 1 如何在极长序列下进一步优化RecGRELA的计算效率?
  • 2 在数据稀疏场景下,如何提高RecGRELA的泛化能力?

应用场景

近期应用

电商推荐

RecGRELA可以在电商平台上用于个性化推荐,帮助用户快速找到感兴趣的商品。

视频推荐

在流媒体平台上,RecGRELA可以根据用户的观看历史,推荐符合其兴趣的视频内容。

远期愿景

实时推荐系统

未来,RecGRELA可以应用于实时推荐系统,动态调整推荐结果以适应用户的兴趣变化。

原文摘要

In Sequential Recommendation Systems (SRSs), Transformer models have demonstrated remarkable performance but face computational and memory cost challenges, especially when modeling long-term user behavior sequences. Due to its quadratic complexity, the dot-product attention mechanism in Transformers becomes expensive for processing long sequences. By approximating the dot-product attention using elaborate mapping functions, linear attention provides a more efficient option with linear complexity. However, existing linear attention methods face three limitations: 1) they often use learnable position encodings, which incur extra computational costs in long-term sequence scenarios, 2) limited by the low-rank deficiency, they may not sufficiently account for user's fine-grained local preferences (short-lived burst of interest), and 3) they try to capture some temporary activities, but often confuse these with stable and long-term interests. This can result in unclear or less effective recommendations. To remedy these drawbacks, we propose a long-term sequential Recommendation model with Gated Rotary Enhanced Linear Attention (RecGRELA). Specifically, we first propose a Rotary-Enhanced Linear Attention (RELA) module to efficiently model long-range dependency within the user's historical information using rotary position encodings. Then, to address the low-rank deficiency of linear attention, we introduce an Adaptive Rank Modulator. It incorporates a rank augmentation branch to explicitly inject local token mixing and a Gated Rank Selector to dynamically balance stable long-term preferences and transient short-term interests. Experimental results on four public benchmark datasets show that our RecGRELA achieves state-of-the-art performance compared with existing SRSs based on Recurrent Neural Networks, Transformer, and Mamba while keeping low memory overhead.

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