实时推荐系统崩溃？模型误杀率飙升！AI工程师紧急调参救场-优快云博客

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标题：实时推荐系统崩溃？模型误杀率飙升！AI工程师紧急调参救场

背景

在一个繁忙的智能客服中心，实时推荐系统是核心业务之一，负责根据用户的查询内容实时推送相关产品或服务。然而，在某次高峰期，系统突然崩溃，模型的误杀率飙升至10%，严重影响了用户体验和业务流程。

问题诊断

经过初步排查，团队发现以下关键问题：

热门查询爆发：某段时间内，用户查询的热门关键词突然增多，导致特征分布发生突变，超出模型训练时的预期范围。
数据漂移：线上数据与离线训练数据的分布严重不一致，模型无法适应快速变化的用户行为。
性能瓶颈：随着查询量的激增，模型推理时间显著增加，导致系统响应延迟甚至崩溃。

解决方案

步骤 1：启用知识蒸馏压缩模型参数

为了提升推理效率，团队决定采用知识蒸馏技术，将原本复杂的模型知识迁移到一个更轻量化的模型中。知识蒸馏的核心思想是通过一个大规模的“教师模型”指导一个更小的“学生模型”，从而在保持性能的同时降低计算成本。

知识蒸馏步骤：
1. 使用原模型作为“教师”，在离线环境中生成大量样本的软标签（即模型的输出概率分布）。
2. 通过训练一个更小的模型（学生模型），使其学习教师模型的软标签，而不是直接学习原始数据的硬标签。
3. 在线上环境中部署压缩后的学生模型，显著提升了推理速度。

步骤 2：排查黑箱异常

为了更好地理解模型的异常行为，团队引入了可解释性工具，如SHAP（SHapley Additive exPlanations）和LIME（Local Interpretable Model-agnostic Explanations），对模型的决策过程进行深入分析。

工具应用：
1. SHAP：计算每个特征对模型预测结果的贡献度，帮助识别哪些特征在误杀率飙升过程中起到了关键作用。
2. LIME：通过局部线性模型近似黑箱模型，揭示模型对特定输入的预测逻辑。

通过这些工具，团队发现某些异常特征（如热门查询中的长尾词）导致模型预测出现偏差，进一步影响了召回率。

步骤 3：手写自定义损失函数

为了针对性地解决误杀率问题，团队决定手写自定义损失函数，将召回率作为优化目标之一。传统的交叉熵损失函数在处理不平衡数据时容易忽略召回率，因此团队设计了一个综合考虑精度和召回率的损失函数：

import torch
import torch.nn.functional as F

def custom_loss(output, target, alpha=0.5):
    """
    自定义损失函数，综合考虑精度和召回率
    :param output: 模型预测概率，形状为 (batch_size, num_classes)
    :param target: 真实标签，形状为 (batch_size, num_classes)
    :param alpha: 平衡精度和召回率的权重
    """
    # 交叉熵损失（精度）
    cross_entropy_loss = F.binary_cross_entropy_with_logits(output, target)

    # 召回率损失
    predicted = output.sigmoid() > 0.5
    true_positives = (predicted * target).sum(dim=1)
    possible_positives = target.sum(dim=1)
    recall_loss = 1 - (true_positives / (possible_positives + 1e-8)).mean()

    # 综合损失
    loss = alpha * cross_entropy_loss + (1 - alpha) * recall_loss
    return loss

通过实时监控调参，团队不断调整损失函数中的权重参数 alpha，最终将召回率从崩溃前的低水平提升至98%。