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論文読み会 AAAI2021 | Knowledge-Enhanced Top-K Recommendation in Poincaré Ball

論文読み会 AAAI2021 | Knowledge-Enhanced Top-K Recommendation in Poincaré Ball

論文読み会の資料です.

(A slide for the paper-reading activity at my company, written in Japanese.)

cocomoff

July 04, 2023
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Transcript

  1. Knowledge-Enhanced Top-K Recommendation in Poincaré Ball 著者: Chen Ma, Liheng

    Ma, Yingxue Zhang, Haolun Wu, Xue Liu, Mark Coates (McGill Univ. & Huawei Noah's Ark Lab Montreal) 学会: AAAI2021 2023-7-4 @cocomoff 1/17
  2. 発表の内容 推薦モデル + 知識グラフ 推薦モデル: 過去のログから (未知) アイテムの評価値を推定する 知識グラフ: 外部知識を表現する

    (e.g., 同じ監督の作品; directed_by) 著者らの4つの貢献 (3つの技術的な貢献+実験) (1) 双極空間を活用した推薦(RS)+知識グラフ(KG)を提案した (2) KGの情報を活用するためにアテンションのような構造を導入した (3) ハイパーパラメータに対処するためにバイレベル最適化を導入した (4) 実験で性能を確認した 2/17
  3. 概要 (イントロ) 推薦モデル (例: アイテムの評価値を計算する) + 知識グラフ (例: 同じ監督) KG活用のこれまでのアプローチと課題

    [アプローチ] Path-based: KG上の経路を使って高次の情報を活用する [アプローチ] Regularization-based: KG由来のロスを追加する [課題] KG埋め込みがユークリッド空間 [課題] KG上で隣接するentityの扱いが効率的ではなかった [課題] KG由来のロスを制御するハイパーパラメータの調整が難しかった 提案手法 (後述) は前ページの3つの技術的な貢献によって良い性能を出した 3/17
  4. ポアンカレ埋め込みの復習 非ユークリッド空間の1つである、双極空間に埋め 込む手法の代表例 (NeurIPS2017) 次元 、半径 の空間 ; . 局所的な測り方

    ユークリッド空間: ; 円周に近づくと無限 距離 (歪んでるので測地線を使う) として : メビウス和 (右) 歴史的には他にもあった 勾配法は少し改造 (Riemannian SGD) 勾配を求めて、軽量を直して (歪み補正)、更新して、歪んだ空間に戻す 5/17
  5. 埋め込みベクトルとランキングロス・知識グラフ ランキングロス [前ページ] ベクトル の間の距離 が得られた ユーザ と アイテム の距離

    を用いてランキングロスを考える ユーザ 、正例 、負例 について: KG 知識グラフ あるアイテム のKG情報 TransE-styleの埋め込みを考える (ユークリッド空間で のこと) ポアンカレ空間上の距離が近いと大きくなる重み 6/17
  6. 知識グラフの活用(全体のロス) ポアンカレ埋め込みを学習するとき、知識グラフのデータを活用したい 英語: "The goal is to transfer the inductive

    bias in KG to the item representation:" 乖離具合を評価するために、集約したものと学習している埋め込みベクトルとの距離 を使う 全体のロスは 8/17
  7. ロスのパラメータ化とバイレベル最適化 これまでもロスをくっつけるタイプの枠組みはあったが [課題1] ハイパラ の扱いが微妙だった (固定するとデータセットで異なる) [課題2] そもそもアイテム によって の強さが変わりそう

    [課題3] 学習が進んでいくとそもそも の調整がいりそう 対策: ロスをパラメタライズする: . バイレベル最適化 (最適化が入れ子になったやつ。NASがとかもそう) に落とし込む 内側 (inner): を固定したときの全体ロス最良な を求める 外側 (outer): に対してランキングロス最良な を求める 10/17
  8. バイレベル最適化を交互最適化と正則化を着けて解く 入れ子になっていても勾配は近似できる 近似関係を使って更新式を代用する (define a proxy function to link ...)

    あとは と を順番に更新する Adamを使う 正則化も乗っている 結局ハイパラ は復活したけど、[課題 2]と[課題3] は対応できてそう 11/17
  9. データセット・比較手法・結果 推薦でよく出てくるデータセット: Amazon-book、Last-FM、Yelp2018 いずれも80%を学習データ (内10%がvalidation)に、20%をテストデータに 評価指標: Recall@K と NDCG@K 比較手法

    Factorization Machine とそのニューラルタイプ: MF/NMF 既存のKG活用手法: CKE (MF+TransR)/CFKG (TransE)/RippleNet/GC- MC (GCN)/KGAT 提案手法 Hyper-Know 14/17
  10. Ablation BPR + E/H (Euclidean v.s. Hyperbolic) BPR + Att

    + E/H (Hyperbolic Attentionの比較) BPR + Avg + H (BPR + Att + H のAttをただの平均に置き換えた) Hyper-Know (全部) 15/17
  11. まとめ (再掲) 推薦モデル + 知識グラフ 推薦モデル: 過去のログから (未知) アイテムの評価値を推定する 知識グラフ:

    外部知識を表現する (e.g., 同じ監督の作品; directed_by) 著者らの4つの貢献 (3つの技術的な貢献+実験) (1) 双極空間を活用した推薦(RS)+知識グラフ(KG)を提案した (2) KGの情報を活用するためにアテンションのような構造を導入した (3) ハイパーパラメータに対処するためにバイレベル最適化を導入した (4) 実験で性能を確認した 17/17