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基于BST模型的点击率预估模型

AI Studio在线运行环境

以下是本例的简要目录结构及说明:

├── data #样例数据
    ├── train_data #样例数据
        ├── paddle_train.txt #训练数据样例
├── README.md #文档
├── config.yaml # sample数据配置
├── config_bigdata.yaml # 全量数据配置
├── net.py # 模型核心组网(动静统一)
├── amazon_reader.py #数据读取程序
├── static_model.py # 构建静态图
├── dygraph_model.py # 构建动态图

注:在阅读该示例前,建议您先了解以下内容:

paddlerec入门教程

内容

模型简介

CTR(Click Through Rate),即点击率,是“推荐系统/计算广告”等领域的重要指标,对其进行预估是商品推送/广告投放等决策的基础。简单来说,CTR预估对每次广告的点击情况做出预测,预测用户是点击还是不点击。CTR预估模型综合考虑各种因素、特征,在大量历史数据上训练,最终对商业决策提供帮助。本模型实现了下述论文中的BST模型:

@inproceedings{chen2019behavior,
  title={Behavior sequence transformer for e-commerce recommendation in alibaba},
  author={Chen, Qiwei and Zhao, Huan and Li, Wei and Huang, Pipei and Ou, Wenwu},
  booktitle={Proceedings of the 1st International Workshop on Deep Learning Practice for High-Dimensional Sparse Data},
  pages={1--4},
  year={2019}
}

数据准备

训练及测试数据集选用(http://snap.stanford.edu/data/amazon/productGraph/categoryFiles) Amazon数据集。该数据集包括两部分:训练集和测试集。 每一行数据格式如下所示:

<label> <userid> <history> <cate> <position> <target> <target_cate> <target_position>

其中<label>表示广告是否被点击,点击用1表示,未点击用0表示。<userid>代表用户id特征。<history>代表用户历史点击商品id序列。<cate>代表用户历史点击商品类别序列。<position>代表用户历史点击商品位置序列。<target>代表目标商品id。<target_cate>代表目标商品类别。<target_position>代表目标商品位置。测试集中。<label>特征已被移除。
在模型目录的data目录下为您准备了快速运行的示例数据,若需要使用全量数据可以参考下方效果复现部分。

运行环境

PaddlePaddle>=2.0

python 2.7/3.5/3.6/3.7

os : windows/linux/macos

快速开始

本文提供了样例数据可以供您快速体验,在任意目录下均可执行。在bst模型目录的快速执行命令如下:

# 进入模型目录
# cd models/rank/bst # 在任意目录均可运行
# 动态图训练
python -u ../../../tools/trainer.py -m config.yaml # 全量数据运行config_bigdata.yaml 
# 动态图预测
python -u ../../../tools/infer.py -m config.yaml 

# 静态图训练
python -u ../../../tools/static_trainer.py -m config.yaml # 全量数据运行config_bigdata.yaml 
# 静态图预测
python -u ../../../tools/static_infer.py -m config.yaml 

模型组网

商品特征部分

BST模型的组网本质是一个二分类任务,代码参考bst1.8.5版本的model.py。模型主要组成是线性层部分, transformer部分以及相应的分类任务的loss计算和auc计算。bst将用户点击的商品特征序列和目标商品特征序列分别过embedding层后,拼接到一起并使用transformer编码,与原生transformer不同的是,bst的位置编码如下所示:

接着是Self-Attention计算公式:

然后是前馈网络部分:

用户特征部分

对于用户特征,论文中将该特征过完embedding层之后,只是与经过transformer之后的商品特征进行简单的拼接,并过了三个fc层,每一层都加入了LeakyReLU激活函数。

最后一层为输出维度为1的fc层,方便计算预测值。

Loss及Auc计算

  • 预测的结果由最后一层全连接层通过激活函数sigmoid给出,为了得到每条样本分属于正负样本的概率,我们将预测结果和1-predict合并起来得到predict_2d,以便接下来计算auc。
  • 每条样本的损失为负对数损失值,label的数据类型将转化为float输入。
  • 该batch的损失avg_cost是各条样本的损失之和
  • 我们同时还会计算预测的auc指标。

效果复现

为了方便使用者能够快速的跑通每一个模型,我们在每个模型下都提供了样例数据。如果需要复现readme中的效果,请按如下步骤依次操作即可。 在全量数据下模型的指标如下:

模型 auc batch_size epoch_num Time of each epoch
BST 0.77+ 256 7 约0.55小时
  1. 确认您当前所在目录为PaddleRec/models/rank/bst
  2. 进入data目录下,执行该脚本,会下载amazon全量数据集,并解压到指定文件夹。
cd ./data
sh data_process.sh
python build_dataset.py
  1. 切回模型目录,执行命令运行全量数据
cd - # 切回模型目录
# 动态图训练
python -u ../../../tools/trainer.py -m config_bigdata.yaml # 全量数据运行config_bigdata.yaml 
python -u ../../../tools/infer.py -m config_bigdata.yaml # 全量数据运行config_bigdata.yaml 

进阶使用

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