负采样方式

负采样方式一、随机负采样二、曝光未点击三、混合负采样四、重要性采样五、有偏采样六、NCE采样参考:[mixednegativesampling]MixedNegativeSamplingforLearningTwo-towerNeuralNetworksinRecommendations(2020) [Youtube]Sampling-Bias-CorrectedNeuralModelingforLargeCorpusItemRecomme

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目录

一、随机负采样

二、Real-Negative Subsampling

三、加权随机负采样

四、拒绝接受采样

五、Metropolis-Hastings ( MH ) 采样

六、吉布斯采样

七、蒙特卡洛采样

八、重要性采样(Importance Sampling)

九、有偏重要性采样

十、NCE采样

十一、混合负采样

十二、DFN模型:三类样本


推荐系统存在的数据问题:

1、训练数据跟线上数据分布不一致;

2、曝光未点击的item应该是偏正样本,而不是正样本or负样本;

3、数据稀疏问题,正负样本数量差距大;

4、长尾分布问题;

一、随机负采样

1、实现:在物料池中,随机选择负样本;

2、问题:头部效应很重,热门item有大量的正样本,而冷物品有大量负样本,难以均衡化;

3、改进方式:热门物品作正样本时,降采样;作负样本时,过采样;

二、Real-Negative Subsampling

1、实现:训练集中具有较高曝光频率的item的负样本三元组,以这个概率丢弃:

负采样方式

三、加权随机负采样

1、实现:根据广的曝光频次对item进行分组,将大于阈值的记为A_high, 小于阈值的为A_low, f(a)为item a的曝光频次,生成一个(0,1)之间的随机数p,若p小于P_l,则从A_low中使用均匀采样的方法得到一个item,否则从A_high中基于unigram distribution分布采样得到一个item。P_I的定义为:

负采样方式

四、拒绝接受采样

1、定义:均匀分布会使得一些低概率样本出现过多,所以可以通过拒绝部分样本的方式来获取所需分布。假设需要的分布为p(x),其他分布样本为q(x),二者关系为p(x) = c q(θ) α(x),为使得q(x) >= p(x),采样过程为:

负采样方式

五、Metropolis-Hastings ( MH ) 采样

1、定义:通过拒绝接受样本在计算过程中有大量计算是无用的。因此选取合适的分布 q 是十分必要的。但这通常都很难获得,所以产生了MH采样,通过构造符合细致平稳条件的转移矩阵Q来实现:

负采样方式

六、吉布斯采样

1、定义:Gibbs采样时特殊的MH采样。Gibbs抽样是马尔科夫链(MCMC)的一个特例,它交替的固定某一维度,然后通过其他维度的值来抽样该维度的值。特别地,gibbs采样只对z是高维(2维以上)情况有效。

详见吉布斯采样(Gibbs采样) – emanlee – 博客园

七、蒙特卡洛采样

1、思路:把和或者积分视作某分布下的期望,然后通过估计对应的平均值来近似这个期望:

负采样方式

 本质就是就是加权求和,其权重为随机变量 x 的概率分布(求和时)或者概率密度函数(求积分时)。概率越高的地方,该变量被采样的几率越大,对应函数值的权重越大,故通过采样数据的经验平均可以近似整体的和或积分。

八、重要性采样(Importance Sampling)

1、思路:在蒙特卡洛采样的公式 E[f(x)] = ∑p(x) f(x) 的基础上,构造分解:

负采样方式

 这样就可以把q(x)视为采样概率,估计 pf/q 在此分布下的期望。相当于在新的采样函数下,函数值 f(x) 被乘上了一个采样权重 p/q。

详见重要性采样(Importance Sampling) – 知乎

九、有偏重要性采样

1、思路:对于重要性采样,q分布的好坏可以显著影响蒙特卡洛估计的效率,所以目标是找到最优采样函数q。最优采样函数并不一定是适合采样的那个,只是方差最小的一个而已,其他能降低方差的 q 其实都可以。这种方法有一个优势,即不需要归一化的 p 或 q 分布。在处理离散变量时,有偏重要采样估计可以表示为:

负采样方式

十、NCE采样

详见噪声对比估计 Noise Contrastive Estimation

十一、混合负采样

详见【reco|负采样】Mixed Negative Sampling for Learning Two-tower Neural Networks in Recommendations – 七克-7ke

十二、DFN模型:三类样本

1、定义:

  • 正样本(用户点击)
  • easy 负样本(随机筛选,模型很容易区分出)
  • hard负样本(能够增加模型训练难度,可提升模型关注细节的能力)

2、方式:

用其他样本的点击作为负样本;

取上一版本的召回排在101~500的样本作为负样本;

参考:

  1. [mixed negative sampling] Mixed Negative Sampling for Learning Two-tower Neural Networks in Recommendations(2020)
  2. [Youtube] Sampling-Bias-Corrected Neural Modeling for Large Corpus Item Recommendations(2019)
  3. [NCE采样] A fast and simple algorithm for training neural probabilistic language models(2012)
  4. [importance sampling] Quick Training of Probabilistic Neural Nets by Importance Sampling(2003)
  5. 推荐系统的负采样_qq_39125106的博客-CSDN博客_推荐系统负采样
  6. 采样算法简述 – 知乎
  7. PR Sampling Ⅰ: 蒙特卡洛采样、重要性采样及python实现 – 知乎
  8. 推荐系统论文阅读(三十三)-百度:谈谈召回任务中负样本的选取优化 – 简书
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