召回向排序靠齐：多目标排序蒸馏召回

作者 | 雨下 整理 | NewBeeNLP

推荐系统一般包含召回、粗排、精排等阶段，每个阶段各司其职。

召回主要是将用户所有可能感兴趣的内容取出来，排序（粗排、精排）主要是预测用户对每条内容感兴趣的程度。召回为整个推荐系统的后续阶段提供数据，保证了效果的上确界。排序对召回提供的数据再更细致化的分析、预测和排序，保证最终用户看到的结果。可以说召回是服务于后续排序模型。

由于召回和排序是推荐的两个阶段，可以说是独立运行的过程。在工业上，做召回和排序的可能是两波人。因此两者的目标可能存在不一致。比如：精排希望给转化率高或者浏览时长高的内容更高的评分，而召回依旧取出用户喜欢点击的内容，最终精排的能力受到了限制。

为了让召回的目标向后续的排序靠齐，我们需要一路以排序模型的目标为目标的召回方法，保证能提供排序模型所需要的数据。

多目标蒸馏召回

腾讯提出了一个多目标MMoE蒸馏DSSM召回的方法DMTL（如图1所示）。

MMoE的两个目标是点击和阅读时长。DSSM只是建模了用户的点击兴趣，召回出用户可能喜欢点击的内容，没有考虑用户对阅读时长较高的内容。因此作者使用MMoE蒸馏DSSM模型，提升大盘的阅读时长。

对于点击任务，正样本是点击的内容，负样本按照点击频率随机采样的。负样本没有使用曝光未点击的样本，毕竟DMTL是一个召回模型，不是排序模型。

对于时长任务，正样本是阅读时长超过50s（所有时长的均值）的点击内容，其它为负样本。

表示点击正样本，

表示时长正样本（即阅读时长超过50s）。

是样本

的特征，其中

是用户特征，

是内容特征。

是预测的点击率pCTR，

是预测的转化率pCVR，

是pCTCVR。

作者使用MMoE同时学习CTR和CVR，然后pCTCVR蒸馏给DSSM。MMoE是teacher网络，DSSM是student网络。

预测的pCTCVR

。

拟合CTVR的loss为交叉熵：

。

拟合CTR的loss为：

最终MMoE训练的loss为：

为了将CTCVR的分蒸馏给DSSM，首先定义DSSM学习到的

。

为用户塔学习到的用户特征，

为内容塔学习到了内容特征。

蒸馏loss定义为KL散度：

最终loss即为MMoE（teacher网络）和DSSM（student网络）的loss之和。

论文实验也展示了离线的AUC和线上的平均阅读时长都有不错的提升。

离线蒸馏方法

DMTL是同时训练MMoE和DSSM的。如果有大量的数据，训练的时间复杂度较高。我们可以先训练一版MMoE，然后将样本的logit保存下来，该logit可以用于指导DSSM训练。

在推荐系统中，DSSM和MMoE每天都会更新。我们可以将MMoE当天生成的logits保存一下，然后用于第二天DSSM的训练。由于DSSM会继续batch内每个user与所有item的logits，而MMoE 可能没有计算某<user,item>对logits。这时我们可以将精排的打分（比如ctr和cvr分）保存下来。

离线的蒸馏的方法得到的精排分是不及时的，毕竟是昨天产生的，可能与今天线上学习到的分有所区别。但是在真实实践中，发现用昨天的分依旧可以取得不错的结果。

在张俊林：知识蒸馏在推荐系统的应用[3]中，作者提出了很多离线蒸馏的方法，有logits, without-logits（point-wise, pair-wise,list-wise）。作者尝试了point-wise方法，使用的是精排给的排序作为权重。线上在时长、点击、互动等多个指标都有2+%到6+%之间的不同程度的提升作用。

本人也用多目标精排的打分和排序去蒸馏给DSSM，点击率影响不大（可能因为其它的召回模型都是在提升点击率，因此补充了DSSM在点击率上的损失），但是互动率却有很大的提升。

参考

[1] Distillation based Multi-task Learning: A Candidate Generation Model for Improving Reading Duration. [2] Modeling task relationships in multi-task learning with multi-gate mixture-of-experts. [3] 张俊林：知识蒸馏在推荐系统的应用：https://zhuanlan.zhihu.com/p/143155437