题名基于不确定度估计的推荐系统数据去偏
作者粟晨阳
答辩日期2023-05
文献子类硕士
关键词推荐系统 不确定度估计 神经随机微分方程 去偏学习
英文摘要

推荐系统在互联网领域扮演着越来越重要的角色,因为它们可以根据用户 的兴趣和需求推荐适当的内容、商品和服务。然而,在实际应用中,推荐系统往 往受到各种偏见的影响,导致推荐结果不尽人意。因此,在推荐系统领域,去偏 见研究具有重要意义。本文分析了现有的推荐系统去偏见方法,发现现有的方法 效果受到误差插补值的误差和逆概率加权得分方差的影响。因此,我们提出了一 种基于不确定度估计的推荐系统去偏见框架(UEB),通过降低误差插补值的误 差,并优化预测模型和插补模型的损失函数,最终提高推荐系统的性能表现。然 而,UEB 引入了不确定度估计模块,导致了计算开销提高,训练时间增加,降 低了实际情景的可用性。因此,本文还提出在推荐系统中采用神经随机微分方程 模型(SDE)来对推荐系统数据进行预处理,从而降低 UEB 的计算开销。 UEB 包含预测模型与误差插补模型,在误差插补模型中引入不确定度估计 模块,通过对误差插补模型输出的伪标签进行不确定度估计,来实现降低误差插 补值的误差,最终降低预测结果的偏差。为了验证 UEB 的有效性,本文在 Yahoo! R3 和 Coat 数据集上进行了一系列实验,并将结果与现有方法在多种指标下进行 了比较,实验结果证明了 UEB 的有效性。此外,还通过不同的不确定度估计实 现与不同的参数设定进行了一系列实验,验证了 UEB 的稳定性。 UEB 引入了不确定度估计模块,提高了计算成本。为降低计算成本,本文 提出将 SDE 应用在推荐系统对数据进行预处理。神经网络,尤其是残差网络 (ResNet),与动态系统密切相关,使得神经网络层之间的关系可以用常微分方 程来描述。通过引入扰动项,常微分方程可以改写为能够测量不确定度的 SDE。 SDE 由两个部分组成:(1)用于控制动态系统以适应预测函数的漂移网络;(2) 用于捕捉不确定度的扩散网络。SDE 能够在只训练一次的情况下输出不同的结 果,通过对漂移网络多次采样,利用漂移网络的输出来衡量置信度,并以此来进 行不确定度估计并对数据进行预处理。本文在 Yahoo! R3 和 Coat 数据集进行了 一系列实验,并与现有方法的运行时间、模型参数量和运算符点数(MFLOPS) 进行了比较。结果显示 SDE 能够一定程度降低计算时间和计算复杂度。同时我 们也在推荐任务里对比了 SDE 和现有方法的推荐性能,证明了 SDE 能够降低计 算代价的同时保持优秀的推荐性能。 综上所述,本文主要贡献有两点:第一点,现有的去偏方法饱受误差插补值 的高误差和逆概率加权得分高方差的困扰,基于此我们提出了 UEB,通过实验 证明,UEB 能有效且稳定的提高推荐系统的性能表现。第二点,由于 UEB 引入 了不确定度估计模块,提高了计算成本。本文提出将 SDE 应用在推荐系统对数 据进行预处理,实验表明该方法能够降低计算代价的同时保持优秀的推荐性能。

语种中文
页码62
内容类型学位论文
源URL[http://ir.ia.ac.cn/handle/173211/52249]  
专题自动化研究所_智能感知与计算研究中心
推荐引用方式
GB/T 7714
粟晨阳. 基于不确定度估计的推荐系统数据去偏[D]. 2023.
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