生成的推薦の人気バイアスの分析：暗記の観点から / JSAI2025

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1. 石原祥太郎 (日本経済新聞社) 2025 年度人工知能学会全国大会 (第 39 回) 2025 年 5 月 29 日 https://speakerdeck.com/upura/jsai2025 生成的推薦の人気バイアス の分析：暗記の観点から
2. • Llama 3 をニュース閲覧履歴でファインチューニング したモデルの生成結果を用い，訓練データ内の文字列 の重複数・暗記・人気バイアスの関係性を分析した． • 文字列の重複数の偏りがある場合，暗記を介して生成 数も偏り人気バイアスが発生すると示唆された． • 解釈を用い，暗記の対応策の重複排除が人気バイアス の軽減に活用できると実証した． 発表概要 2
3. • 背景：生成的推薦、人気バイアス、暗記 • 目的：研究として、実践として • 実験：生成的ニュース推薦システムの構築 • 結果：暗記の観点での人気バイアスの解釈 • 対策：訓練データの重複排除 • おわりに 目次 3
4. 識別 「Twitter 社員、買収前 の 5 分の 1 に」 => 推薦モデル 候補記事 1：スコア 0.3 候補記事 2：スコア 0.2 候補記事 3：スコア 0.1 生成的推薦 (Generative Recommendation; GenRec) 4 生成 「Twitter 社員、買収前 の 5 分の 1 に」 => 推薦モデル 「検証 Twitter 買収」 のように読みそうな記事 タイトルを直接生成
5. 大規模言語モデルの発展に伴い，推薦システムへの応用に も注目が集まっている [Lin 24] • 事前学習で獲得した知識を活用し，閲覧履歴が十分に ない状態での性能改善が期待できる [Rajput 23] • アイテムの系列から意味的情報を抽出して統一的に扱 える [Geng 22] • 推薦理由を自然言語で説明できる [Li 23] 生成的推薦 (Generative Recommendation; GenRec) 5
6. 先駆的な取り組み [Liu 23, Hou 24] は， 生成的推薦で，一部のアイテムが過度に 推薦される傾向 (人気バイアス) [Klimashevskaia 24] が存在すると報告 • 対策としてテキスト情報の考慮 [Liu 23] や過去のやり取りに注目したプロ ンプト設計 [Hou 24] が実験的に検証 されているが，人気バイアスの発生傾 向や要因に関する考察は十分ではない 生成的推薦と人気バイアス 6 訓練 生成
7. • 暗記は，訓練データと同じまたは類似の文字列が出力 される現象を指し，セキュリティ・著作権上の懸念や 汎用性の低下を引き起こす [Ishihara 23] • 暗記は (1) 訓練データ内の文字列の重複数 (2) モデルサ イズ (3) プロンプト長の 3 つと強く関連 [Carlini 23] • 日本語を対象とした研究 [Kiyomaru 24, Ishihara 24] もあるが，生成的推薦の文脈では検証されていない 大規模言語モデルの訓練データの暗記 7
8. • 背景：生成的推薦、人気バイアス、暗記 • 目的：研究として、実践として • 実験：生成的ニュース推薦システムの構築 • 結果：暗記の観点での人気バイアスの解釈 • 対策：訓練データの重複排除 • おわりに 目次 8
9. 大規模言語モデルの課題 本研究の立ち位置 9 生成的推薦での人気バイアス 訓練データの暗記 … (独立で議論されているが) 人気バイアスは訓練 データの暗記の観点で解釈できるのでは？
10. • 前提：訓練データ内のアイテムの人気には偏りがある => 大規模言語モデルを用いた生成的推薦の場合は， 文字列の重複数と見なせる • 仮説 1：生成的推薦でも文字列の重複数は暗記に影響 し，人気のアイテムが優先的に暗記される • 仮説 2：暗記されているアイテムは生成されやすく， 推薦結果に人気バイアスが発生する 本研究の前提と仮説 10
11. 仮説を検証するために，「日経電子版」のデータセットを 活用し，生成的推薦の人気バイアスを暗記の観点で分析 • 一般に公開されているデータセットでは，個人情報へ の配慮やビジネス指標の秘匿の観点から出現数が加工 されている場合があり [Seki 20]，公平性の測定に適し ていない可能性がある 本研究の目的 (研究として) 11
12. 「日経電子版」などの推薦システムとして、生成的推薦の 枠組みを導入できるか？ • 日経電子版にパーソナライズの仕組みは導入済み • 独自の大規模言語モデルの構築も進めている • 性能や，性能面以外の課題を検証していく必要がある 本研究の目的 (実践として) 12
13. • 背景：生成的推薦、人気バイアス、暗記 • 目的：研究として、実践として • 実験：生成的ニュース推薦システムの構築 • 結果：暗記の観点での人気バイアスの解釈 • 対策：訓練データの重複排除 • おわりに 目次 13
14. 検証の枠組み 14
15. • セッション内でユーザが閲覧した記事の系列をテキス ト形式に加工し，次の閲覧記事を予測するタスクとし て訓練データに ◦ 例：タイトル1 [ARTICLE_SEP] タイトル2 [ARTICLE_SEP] … タイトル N [SEP] • 2023 年 1 月の一定期間から 3 記事以上を閲覧してい るセッションの閲覧履歴データ約 2000 万個を抽出 • 最大トークン長は 512 対象とする生成的推薦システム：訓練 15
16. • meta-llama/Meta-Llama-3-8B-Instruct を LoRA で継 続事前学習 ◦ この設定でも，日本語の一般的な文では訓練データ 内の文字列の重複数が暗記と関係 [高橋 25] • LoRA の ランク数は 16 で 2 エポック学習し，1000 ス テップごとに重みを保存 • 学習したモデルを Llama3-nikkei-genrec と呼ぶ モデルのファインチューニング 16
17. • Llama3-nikkei-genrec は「タイトル [ARTICLE_SEP]」の入力が与えられた際に，次に続く タイトルを予測 • 本研究では暗記の分析のため，確率が最も高いトーク ンを選び続ける貪欲法でデコーディング • 候補の集合がある場合は，それぞれ算出した生成確率 が大きい記事を推薦できるが，本研究では暗記の傾向 に関心があるため，候補の集合は提示しない 対象とする生成的推薦システム：推論 17
18. • 背景：生成的推薦、人気バイアス、暗記 • 目的：研究として、実践として • 実験：生成的ニュース推薦システムの構築 • 結果：暗記の観点での人気バイアスの解釈 • 対策：訓練データの重複排除 • おわりに 目次 18
19. • 前提：訓練データ内のアイテムの人気には偏りがある ◦ => 訓練データ内のアイテムの出現数の偏りを確認 • 仮説 1：生成的推薦でも文字列の重複数は暗記に影響し，人気のア イテムが優先的に暗記される ◦ => 訓練データ内の文字列の重複数が増えることで，生成的推薦 の枠組みでも暗記が増加するかを計測 • 仮説 2：暗記されているアイテムは生成されやすく，推薦結果に人 気バイアスが発生する ◦ => 推薦結果を分析し，暗記と人気バイアスの関係性を議論 本研究の前提と仮説の検証方法 19
20. • 簡略化のため，訓練データの各セッションの 2 つ 目の 閲覧記事までに絞って分析 ◦ 最初の記事をプロンプト，2 つ目を正解に ◦ 最初の記事からは様々な遷移があるため，最も遷移 数の多い閲覧記事のセッションのみを正解に • Llama3-nikkei-genrec に対して「記事タイトル [ARTICLE_SEP]」を与え続きを最大 50 トークン生成 分析対象のデータセット 20
21. プロンプトや正解にも 偏りがあるが，それ以 上の偏りが生成結果で 発生している プロンプト・正解・生成結果の偏り 21
22. 例：暗記が多かった上位 5 例 22 「正解の記事を出せば良い」とモデルが丸暗記？
23. 日本語を対象とした暗記に関する先行研究 [Ishihara 24] に従い，大きいほど暗記量が多い 2 つの定義を利用 • 逐語暗記：前方一致の文字数 • 近似暗記：近似暗記 1 - (編集距離 / 文字列の長さ) => 正解の記事タイトルの重複数との相関を分析 仮説 1：重複しているほど暗記される？ 23
24. 正解の文字列の重複数と暗記 24 訓練データ内の正解の 文字列の重複数 (出現 数) と，暗記の度合いに 一定の相関があった． 相関係数: 0.30/0.33
25. • 逐語暗記：前方一致の文字数 • 近似暗記：近似暗記 1 -（編集距離 / 文字列の長さ） => 暗記されている記事タイトルほど，生成結果での文字 列の重複数が多いかを分析 仮説 2：暗記されているほど生成される？ 25
26. 暗記と生成数の偏り 26 暗記されている記事ほ ど，生成結果で多く出 現する傾向があった． 相関係数: 0.19/0.30
27. 平均情報量・GS スコア・種類数も同様 27 • 平均情報量：小さいほど，生成結果の多様性が少ない • GS スコア：大きいほど，生成結果のベクトルが類似
28. 解釈：暗記を介して生成数の偏りが発生 28 暗記されている記事ほど， 生成結果で多く出現 訓練データ内の文字列の重複数と 暗記に一定の相関 相関係数 0.30/0.33 相関係数 0.19/0.30
29. • 背景：生成的推薦、人気バイアス、暗記 • 目的：研究として、実践として • 実験：生成的ニュース推薦システムの構築 • 結果：暗記の観点での人気バイアスの解釈 • 対策：訓練データの重複排除 • おわりに 目次 29
30. • 生成的推薦の人気バイアスが暗記を介して発生してい る可能性が示唆された • 訓練データの重複排除 [Kandpal 22, Lee 22] といった 暗記の対応策が，生成的推薦の人気バイアスへの軽減 に応用できる可能性があるのでは？ => 実際に訓練データを加工し、モデルを同様にファイン チューニングして検証 (訓練データ以外は同条件) 暗記の対処法：訓練データの重複排除 30
31. • 2 つ目の閲覧記事までに絞った後に，正解集合の重複 がなくなるようセッションを選別 • セッション数は約 100 分の 1 の 193860 に 重複排除の方法 31
32. 重複排除で，生成結果の種類数が増加 32 • 暗記の度合いは大幅に減少 • ジニ不純度や平均情報量などの指標も多様性が増加す る方向に変化し，人気バイアスの軽減が確認できた • 一方で完全一致の正答数は悪化しており，推薦システ ム設計の重要性が強調された [Zhang 23]
33. • 背景：生成的推薦、人気バイアス、暗記 • 目的：研究として、実践として • 実験：生成的ニュース推薦システムの構築 • 結果：暗記の観点での人気バイアスの解釈 • 対策：訓練データの重複排除 • おわりに 目次 33
34. • Llama 3 をニュース閲覧履歴でファインチューニング したモデルの生成結果を用い，訓練データ内の文字列 の重複数・暗記・人気バイアスの関係性を分析した． • 文字列の重複数の偏りがある場合，暗記を介して生成 数も偏り人気バイアスが発生すると示唆された． • 解釈を用い，暗記の対応策の重複排除が人気バイアス の軽減に活用できると実証した． [再掲] 発表概要 34
35. • 暗記の別の観点での分析 ◦ モデルサイズやプロンプト長との関連など • 構築した生成的推薦システムの人気バイアスの分析以 外での活用 ◦ 擬似データ生成，ユーザ・記事の分析など 今後の展望 35