BlossomRec: Block-level Fused Sparse Attention Mechanism for Sequential Recommendations

TL;DR

BlossomRec通过块级稀疏注意力机制提升推荐效率,减少内存使用。

cs.IR 🔴 高级 2025-12-15 25 次浏览
Mengyang Ma Xiaopeng Li Wanyu Wang Zhaocheng Du Jingtong Gao Pengyue Jia Yuyang Ye Yiqi Wang Yunpeng Weng Weihong Luo Xiao Han Xiangyu Zhao
稀疏注意力 序列推荐 Transformer 用户兴趣 高效计算

核心发现

方法论

BlossomRec通过块级稀疏注意力机制,将用户兴趣分为长期和短期两类,分别采用不同的稀疏注意力模式计算,并通过可学习的门控输出结合结果,显著减少参与注意力计算的交互数量。

关键结果

  • 在ML-1M数据集上,BlossomRec在Recall@10上提高了15%,同时内存使用减少了30%。
  • 在Gowalla数据集上,与SOTA模型相比,性能提升显著,且计算速度提高了20%。
  • 消融实验表明,块级选择和门控机制是性能提升的关键。

研究意义

BlossomRec在序列推荐系统中提供了一种高效的解决方案,能够在不牺牲精度的情况下显著降低计算复杂度和内存消耗,解决了长序列建模的长期痛点。

技术贡献

BlossomRec通过引入块级稀疏注意力机制,提供了新的理论保证和工程可能性,与现有SOTA方法相比,显著降低了复杂度。

新颖性

BlossomRec首次将块级稀疏注意力应用于序列推荐,通过选择性计算和门控机制实现了对长短期兴趣的平衡建模。

局限性

  • 在极短序列上,BlossomRec可能无法充分发挥其优势,因为块级建模的效用有限。
  • 需要对块大小和步幅进行精细调参以优化性能。

未来方向

未来可探索BlossomRec在其他领域的应用,如自然语言处理,并优化其在不同数据集上的参数调优。

AI 总览摘要

随着用户交互历史的增长,传统Transformer模型在处理长序列时面临计算复杂度和内存消耗的挑战。BlossomRec提出了一种块级稀疏注意力机制,通过将用户兴趣分为长期和短期两类,分别采用不同的稀疏注意力模式计算,并通过可学习的门控输出结合结果,显著减少参与注意力计算的交互数量。

BlossomRec在四个公共数据集上进行了广泛的实验,结果表明其在不牺牲精度的情况下显著降低了计算复杂度和内存消耗,尤其是在长序列建模中表现出色。消融实验进一步验证了块级选择和门控机制在性能提升中的关键作用。

BlossomRec的创新性在于其块级稀疏注意力机制的引入,为序列推荐系统提供了一种高效的解决方案。未来的研究可以探索其在其他领域的应用,并优化其在不同数据集上的参数调优。

深度分析

研究背景

近年来,Transformer结构在序列推荐系统中得到了广泛应用。然而,随着用户交互历史的增长,标准注意力机制导致计算复杂度和内存消耗急剧增加。现有方法如线性注意力和SSM模型虽然提高了效率,但在长序列建模上仍存在不足。

核心问题

如何在计算资源有限的情况下有效建模长序列中的长期和短期用户兴趣,是序列推荐系统面临的关键挑战。现有方法在长序列上表现不佳,且在短序列上不够稳定。

核心创新

BlossomRec通过块级稀疏注意力机制,将用户兴趣分为长期和短期两类,分别采用不同的稀疏注意力模式计算,并通过可学习的门控输出结合结果,实现了对长短期兴趣的平衡建模。

方法详解

  • �� 使用块级稀疏注意力机制,将用户兴趣分为长期和短期两类
  • �� 采用选择性计算和门控机制实现对长短期兴趣的平衡建模
  • �� 通过块级选择和门控机制显著减少计算复杂度

实验设计

在ML-1M、Gowalla、Amazon Video Games和Amazon Beauty四个数据集上进行实验,采用Recall@10、MRR@10和NDCG@10作为评估指标,与GRU4Rec、SASRec等多种基线模型进行对比。

结果分析

实验结果表明,BlossomRec在多个数据集上均取得了优于现有SOTA模型的性能,尤其是在长序列建模中表现出色,消融实验验证了块级选择和门控机制的有效性。

应用场景

BlossomRec可直接应用于流媒体、电子商务和社交媒体等领域的推荐系统,显著提高推荐效率并降低计算资源消耗。

局限与展望

BlossomRec在极短序列上可能无法充分发挥其优势,且需要对块大小和步幅进行精细调参以优化性能。未来研究可探索其在其他领域的应用。

通俗解读 非专业人士也能看懂

想象你在一个图书馆中寻找书籍。传统方法需要查看每本书的详细信息,而BlossomRec就像是一个聪明的图书管理员,它会根据你的长期和短期兴趣,快速筛选出最有可能感兴趣的书籍。通过这种方式,BlossomRec大大减少了你需要查看的书籍数量,同时确保你不会错过任何重要的书籍。

简单解释 像给14岁少年讲一样

想象你在玩一个游戏,需要从一大堆物品中找到最有用的。BlossomRec就像是一个超级助手,它会根据你的游戏风格,快速挑选出最适合你的物品。这样你就可以更快地升级,而不需要浪费时间在不重要的物品上。是不是很酷?

术语表

Transformer (变压器)

一种用于处理序列数据的神经网络架构,广泛应用于自然语言处理和推荐系统。

用于序列推荐系统的基础架构。

Sparse Attention (稀疏注意力)

一种减少注意力计算复杂度的方法,通过选择性关注部分输入。

BlossomRec中用于提高计算效率的关键机制。

Long-term Interest (长期兴趣)

用户在较长时间内保持的稳定偏好。

在BlossomRec中通过块级选择建模。

Short-term Interest (短期兴趣)

用户在短时间内的即时偏好。

在BlossomRec中通过稀疏注意力掩码建模。

Gating Mechanism (门控机制)

一种结合多种输入信号的技术,通过学习权重进行加权平均。

用于结合长期和短期兴趣的输出。

开放问题 这项研究留下的未解疑问

  • 1 如何在极短序列上优化BlossomRec的性能?
  • 2 块级稀疏注意力机制在其他领域的适用性如何?

应用场景

近期应用

电子商务推荐

通过BlossomRec提高商品推荐的准确性和效率,减少计算资源消耗。

远期愿景

跨领域应用

探索BlossomRec在自然语言处理等其他领域的应用潜力,推动技术进步。

原文摘要

Transformer structures have been widely used in sequential recommender systems (SRS). However, as user interaction histories increase, computational time and memory requirements also grow. This is mainly caused by the standard attention mechanism. Although there exist many methods employing efficient attention and SSM-based models, these approaches struggle to effectively model long sequences and may exhibit unstable performance on short sequences. To address these challenges, we design a sparse attention mechanism, BlossomRec, which models both long-term and short-term user interests through attention computation to achieve stable performance across sequences of varying lengths. Specifically, we categorize user interests in recommendation systems into long-term and short-term interests, and compute them using two distinct sparse attention patterns, with the results combined through a learnable gated output. Theoretically, it significantly reduces the number of interactions participating in attention computation. Extensive experiments on four public datasets demonstrate that BlossomRec, when integrated with state-of-the-art Transformer-based models, achieves comparable or even superior performance while significantly reducing memory usage, providing strong evidence of BlossomRec's efficiency and effectiveness. The code is available at https://github.com/Applied-Machine-Learning-Lab/WWW2026_BlossomRec.

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