KDD 2020 | 缓解异质信息网络中冷启动问题 so easy？来看看 MetaHIN 模型
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时间: 2020-07-29 05:48
关键词: KDD，信息过载，协同适应，AI顶会，作者带你读论文
题目：Meta-learning on Heterogeneous Information Networks for Cold-start Recommendation
作者：陆元福（北京邮电大学，腾讯微信搜索应用部）、方元（新加坡管理大学）、石川（北京邮电大学）
会议：In Proceedings of the 26nd ACM SIGKDD Conference on Knowledge Discovery and Data Mining (KDD 2020)
背景
推荐系统旨在预测用户对物品的偏好，从而向用户提供其感兴趣的商品，其为用户解决了信息过载问题。但是，新用户或新商品的交互数据往往是非常稀疏的，即导致冷启动问题，冷启动推荐是当前一个非常有挑战的研究问题。
大部分现有工作从数据层面尝试缓解冷启动问题，例如融合额外信息作为用户或商品的特征，或者利用异质信息网络来捕获结构和语义信息。在模型层面，元学习方法为缓解冷启动问题提供了一些新思路。但已有方法通常直接将元学习框架（如MAML）用于冷启动问题，而忽略了推荐中的异质图结构和语义信息。
基于此，我们提出MetaHIN模型，以缓解异质信息网络中的冷启动问题。MetaHIN在模型层面探索了元学习的能力，同时在数据层面研究了异质信息网络的表达能力。在MetaHIN中，我们提出使用多方面的语义上下文来增强每个用户的任务，因此设计了一种新颖的语义增强型任务构建器，用于在元学习场景中捕获异质信息网络中的语义信息。进一步地，我们构建了一个协同适应元学习器该学习器，其既具有语义层面的适应性又具有任务层面的适应性。模型整体框架如下图所示：
语义增强型任务构建器
给定用户u，其对应的任务定义为，语义增强型支撑集定义为：
基础模型包括用于生成用户表示的上下文聚合函数，和用于预测评分的偏好预测函数。在上下文聚合中，用户的表示由其上下文聚合而来，即：
协同适应元学习器得到目标是学习一个先验知识，其可以利用少量的样本评分快速适应到一个新的用户学习任务上。如图2所示，每个任务由多方面的语义上下文增强。因此，先验知识应该不仅编码任务间共享的全局知识，还应该能够在同一任务内泛化到不同的语义上。为此，我们设计了协同适应元学习器，其包括语义级适应和任务级适应：
实验结果
本文在三个冷启动推荐场景和一个传统推荐场景下验证MetaHIN的有效性，进行模型分析和参数分析。在三个公开数据集上，实验结果如下表所示。可以看到，我们提出的MetaHIN在各个数据集上都有较好的表现。同时，我们还做了一些参数实验，具体结果可参考论文。相关论文及代码已经发布在实验室主页http://www.shichuan.org 及https://yuanfulu.github.io上，欢迎关注。
官网链接：https://www.kdd.org/kdd2020/
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