面向推荐系统中有偏和无偏一元反馈建模的三任务变分自编码器

一元反馈建模在推荐系统中的应用非常广泛,例如点击预测和购买预测等。然而,推荐系统作为一个闭环的反馈系统,在用户与系统的交互过程中可能存在着多种偏置问题,例如位置偏置、流行偏置等,进而导致用户的反馈数据存在有偏性。现有的大部分推荐模型都只基于这样的有偏数据进行构建,忽略了偏置的影响,进而导致推荐结果是次优的。目前已有的偏置消除方法大致可以分为基于反事实学习的方法、基于启发式的方法和基于无偏数据增强的方法。其中,基于无偏数据增强的方法通常被认为在稳定性和准确性方面表现较好。
本文重点研究了推荐系统中一元反馈的偏置问题,通过引入由一种特定策略收集的无偏数据,结合有偏数据进行联合建模,从而得到更准确和无偏的推荐模型。具体而言,本文从多任务学习的角度对问题进行建模,将有偏数据、无偏数据以及它们的并集当作三种相互关联的信号,并设计了三个不同但相关的学习任务。变分自编码器是目前最先进的一元反馈建模方法之一,有着独特的建模方式,从而使得它在很多问题中取得了优越的推荐效果。本文基于变分自编码器提出了一种新的推荐模型,即三任务变分自编码器（Tri-VAE）。该模型包含三个变分自编码器,分别对三种信号进行重构。三个变分自编码器之间共享同一个编码器和同一个解码器。此外,本文还设计了特征校正模块和标签增强模块以加强任务之间的关联。其中,特征校正模块用来校正用户的潜在特征,得到更无偏的潜在特征,进而从潜在特征的角度缓解偏置的影响。标签增强模块用于生成可靠性较高的伪标签并加以利用,进而更有效地利用无偏数据中的信息。
在Yahoo!R3和Coat Shopping两个公开数据集上的实验结果表明,所提出的模型相比于目前最新的基线模型在绝大多数情况下取得了显著的效果提升。为了进一步研究所提出的模型,本文进行了消融实验、超参数敏感性分析和收敛性分析,还对特征校正模块的有效性进行了探讨。