基于內(nèi)容推薦(CB)的推薦算法

基于內(nèi)容推薦概要

基于內(nèi)容的信息推薦方法的理論依據(jù)主要來(lái)自于信息檢索和信息過(guò)濾，所謂的基于內(nèi)容的推薦方法就是根據(jù)用戶(hù)過(guò)去的瀏覽記錄來(lái)向用戶(hù)推薦用戶(hù)沒(méi)有接觸過(guò)的推薦項(xiàng)。主要是從兩個(gè)方法來(lái)描述基于內(nèi)容的推薦方法：?jiǎn)l(fā)式的方法和基于模型的方法。啟發(fā)式的方法就是用戶(hù)憑借經(jīng)驗(yàn)來(lái)定義相關(guān)的計(jì)算公式，然后再根據(jù)公式的計(jì)算結(jié)果和實(shí)際的結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，然后再不斷修改公式以達(dá)到最終目的。而對(duì)于模型的方法就是根據(jù)以往的數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)集，然后根據(jù)這個(gè)數(shù)據(jù)集來(lái)學(xué)習(xí)出一個(gè)模型。一般的推薦系統(tǒng)中運(yùn)用到的啟發(fā)式的方法就是使用tf-idf的方法來(lái)計(jì)算，跟還有tf-idf的方法計(jì)算出這個(gè)文檔中出現(xiàn)權(quán)重比較高的關(guān)鍵字作為描述用戶(hù)特征，并使用這些關(guān)鍵字作為描述用戶(hù)特征的向量；然后再根據(jù)被推薦項(xiàng)中的權(quán)重高的關(guān)鍵字來(lái)作為推薦項(xiàng)的屬性特征，然后再將這個(gè)兩個(gè)向量最相近的（與用戶(hù)特征的向量計(jì)算得分最高）的項(xiàng)推薦給用戶(hù)。在計(jì)算用戶(hù)特征向量和被推薦項(xiàng)的特征向量的相似性時(shí)，一般使用的是cosine方法，計(jì)算兩個(gè)向量之間夾角的cosine值。

基于內(nèi)容推薦的步驟

1、對(duì)數(shù)據(jù)內(nèi)容分析，得到物品的結(jié)構(gòu)化描述

2、分析用戶(hù)過(guò)去的評(píng)分或評(píng)論過(guò)的物品的，作為用戶(hù)的訓(xùn)練樣本

3、生成用戶(hù)畫(huà)像

a.可以是統(tǒng)計(jì)的結(jié)果（后面使用相似度計(jì)算）

b.也可以是一個(gè)預(yù)測(cè)模型（后面使用分類(lèi)預(yù)測(cè)計(jì)算）

4、新的物品到來(lái)，分析新物品的物品畫(huà)像

5、利用用戶(hù)畫(huà)像構(gòu)建的預(yù)測(cè)模型，預(yù)測(cè)是否應(yīng)該推薦給用戶(hù)U

a.策略1：相似度計(jì)算

b.策略2：分類(lèi)器做預(yù)測(cè)

6、進(jìn)一步，預(yù)測(cè)模型可以計(jì)算出用戶(hù)對(duì)新物品的興趣度，進(jìn)而排序

7、進(jìn)一步，用戶(hù)模型在變化，通過(guò)反饋更新用戶(hù)畫(huà)像（用戶(hù)畫(huà)像在這里就是預(yù)測(cè)模型）

反饋-學(xué)習(xí)，構(gòu)成了用戶(hù)畫(huà)像的動(dòng)態(tài)變化

基于內(nèi)容推薦的層次結(jié)構(gòu)

* 內(nèi)容分析器

文檔的數(shù)據(jù)處理

得到結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在物品庫(kù)中

* 信息學(xué)習(xí)器

收集有關(guān)用戶(hù)偏好的數(shù)據(jù)特征，泛華這些數(shù)據(jù)，構(gòu)建用戶(hù)特征信息（機(jī)器學(xué)習(xí)）

通過(guò)歷史數(shù)據(jù)構(gòu)建用戶(hù)興趣模型（通過(guò)分類(lèi)的方法，提取特征，特征就是組建用戶(hù)畫(huà)像的基礎(chǔ)）

生成興趣特征（正樣本）和無(wú)興趣特征（負(fù)樣本）

* 過(guò)濾組件

將用戶(hù)的個(gè)人信息和物品匹配

生成二元或連續(xù)性的相關(guān)判斷（原型向量和物品向量的余弦相似度）

基于內(nèi)容推薦（CB）的推薦算法

就目前看，Collaborative Filtering Recommendations （協(xié)同過(guò)濾，簡(jiǎn)稱(chēng)CF） 還是目前最流行的推薦方法，在研究界和工業(yè)界得到大量使用。但是，工業(yè)界真正使用的系統(tǒng)一般都不會(huì)只有CF推薦算法，Content-based Recommendations （基于內(nèi)容推薦，CB） 基本也會(huì)是其中的一部分。

CB根據(jù)用戶(hù)過(guò)去喜歡的產(chǎn)品（items），為用戶(hù)推薦和他過(guò)去喜歡的產(chǎn)品相似的產(chǎn)品。例如，一個(gè)推薦飯店的系統(tǒng)可以依據(jù)某個(gè)用戶(hù)之前喜歡很多的烤肉店而為他推薦烤肉店。 CB最早主要是應(yīng)用在信息檢索系統(tǒng)當(dāng)中，所以很多信息檢索及信息過(guò)濾里的方法都能用于CB中。

推薦過(guò)程：

CB的推薦過(guò)程一般包括下面三步：

Item Representation：即對(duì)items做特征工程，通俗來(lái)說(shuō)即對(duì)items的屬性表達(dá)出來(lái)，如item = 農(nóng)夫山泉（品類(lèi)：礦泉水，價(jià)格：1-5，etc）；

Profile Learning：利用一個(gè)用戶(hù)（id）過(guò)去喜歡（以及不喜歡）的item的特征數(shù)據(jù)，來(lái)學(xué)習(xí)出此用戶(hù)的喜好特征（profile），如id=我，喜歡=（農(nóng)夫山泉，麥當(dāng)勞），不喜歡=（檳榔，香煙），etc。

Recommendation Generation：通過(guò)比較上一步得到的用戶(hù)profile與候選item的特征，為此用戶(hù)推薦一組相關(guān)性最大的item。

例子：

對(duì)于個(gè)性化閱讀來(lái)說(shuō)，一個(gè)item就是一篇文章，第一步我們要提取文章中的關(guān)鍵詞組來(lái)表示文章的主題，可以采用的方法例如TF-IDF找文章中詞的權(quán)重，例如在python文章中“python”是主要被提及的字眼，那么該詞是關(guān)鍵字，利用這種方法，我們就可以把文章向量化。第二步是找出用戶(hù)之前喜歡的文章，通過(guò)上述TF-IDF方法，將其向量化，然后求平均值，來(lái)代表用戶(hù)大致喜歡的文章。如果用戶(hù)喜歡python語(yǔ)言，那么該用戶(hù)的profile中［‘python’］的權(quán)重占比較大。第三步就是通過(guò)以上二步得到的所有item和該用戶(hù)的profile進(jìn)行匹配，計(jì)算方式一般用余弦相似度。

詳細(xì)過(guò)程

1.Item Representation

Item一般都會(huì)有一些描述它的屬性。這些屬性通?？梢苑譃閮煞N：結(jié)構(gòu)化（structured）和非結(jié)構(gòu)化（unstructured）屬性。所謂結(jié)構(gòu)化屬性就是可以被量化，可直接使用的屬性，如人有性別、學(xué)歷、地域等屬性。而非結(jié)構(gòu)化屬性就是需要再進(jìn)行二次解析，無(wú)法直接利用的屬性，如人的購(gòu)買(mǎi)記錄，一篇文章的內(nèi)容等。像文章這種非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)可以利用TF-IDF和word2vec等算法把文章中的關(guān)鍵詞向量化表示出來(lái)。

如果用TF-IDF表示文章對(duì)應(yīng)關(guān)鍵詞的權(quán)重，那么可以得到以下矩陣：

2.Profile Learning

假設(shè)用戶(hù)（id）已經(jīng)對(duì)一些item做出了喜歡的判斷，對(duì)另一部分item做出了不喜歡的判斷，且這些item我們已經(jīng)有了對(duì)應(yīng)的向量化表示，那么這就是用戶(hù)的profile，如何簡(jiǎn)單計(jì)算用戶(hù)的profile呢？公式如下：

其中x是用戶(hù)喜歡的item，a是喜歡item的總數(shù)，y是用戶(hù)不喜歡的item，b是不喜歡item的總數(shù)。這時(shí)我們得到另一個(gè)用戶(hù)矩陣：（當(dāng)然這里不是協(xié)同過(guò)濾，無(wú)需把全部用戶(hù)列成矩陣項(xiàng)，實(shí)際應(yīng)用單個(gè)用戶(hù)id即可）

3.Recommendation Generation

通過(guò)以上二步得到的所有item和所有用戶(hù)的profile，那么要對(duì)一個(gè)用戶(hù)的profile和所有item進(jìn)行匹配，此時(shí)我們計(jì)算的方式一般用余弦相似度。余弦相似度的計(jì)算方法如下，假設(shè)向量a、b的坐標(biāo)分別為（x1，y1）、（x2，y2） 。則：

余弦值的范圍在［-1，1］之間，值越趨近于1，代表兩個(gè)向量的方向越接近；越趨近于-1，他們的方向越相反。如上述例子我們可以計(jì)算以下結(jié)果：

所以最終會(huì)把余弦值最大（跟用戶(hù)最相關(guān)的文章）的前N篇推薦給用戶(hù)。

優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：可以使用當(dāng)前的用戶(hù)評(píng)價(jià)來(lái)構(gòu)建用戶(hù)的個(gè)人信息；由于過(guò)程簡(jiǎn)單解釋性強(qiáng)，推薦的結(jié)果容易被人接受；對(duì)于新物品來(lái)沒(méi)有任何用戶(hù)評(píng)分的也可以推薦給用戶(hù)。

缺點(diǎn)：可分析的內(nèi)容有限，且新穎度較差，新用戶(hù)需要用戶(hù)的偏好信息，無(wú)法解決冷啟動(dòng)問(wèn)題。