wide & deep模型

本文深入探讨了如何使用TensorFlow实现Wide and Deep Learning模型。通过详细解析源码,文章介绍了如何利用混合学习模型处理结构化数据,特别关注特征嵌入在个性化推荐及CTR预估中的应用。

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### Wide and Deep 模型的工作原理 Wide and Deep 模型是一种结合线性和神经网络技术的混合模型,旨在同时利用记忆能力和泛化能力来提升推荐系统的性能。其核心思想在于通过 **Wide 部分** 增强模型的记忆能力[^2],以及通过 **Deep 部分** 提升模型的泛化能力。 #### 1. WideDeep 的结合机制 Wide and Deep 模型的核心是将两个独立的部分——WideDeep 结合在一起,并共享相同的输入特征集。最终输出由两部分共同决定: - **Wide 部分**: 这是一个广义线性模型 (GLM),通常用于处理稀疏高维特征组合。它能够捕捉低阶交叉特征和显式的交互关系,从而增强模型的记忆能力。 - **Deep 部分**: 这是一组多层感知机 (MLP),主要用于学习复杂的非线性特征表示。它可以自动提取隐含的高阶特征交互,因此具有强大的泛化能力。 两者的结果会通过加权求和的方式融合到一起,形成最终预测值 \( \hat{y} = w_{\text{wide}} f_{\text{wide}}(X) + w_{\text{deep}} f_{\text{deep}}(H(X)) \)[^1]。 --- ### 2. 实现方式 以下是基于 TensorFlow 的一种典型实现方法,展示了如何构建 Wide and Deep 模型。 ```python import tensorflow as tf from tensorflow.keras import layers, models # 定义输入特征列 categorical_columns = [ tf.feature_column.categorical_column_with_identity('category', num_buckets=10), ] numerical_columns = [ tf.feature_column.numeric_column('price'), ] embedding_columns = [ tf.feature_column.embedding_column(col, dimension=8) for col in categorical_columns ] # 构建 Wide 部分 wide_columns = categorical_columns + numerical_columns # 构建 Deep 部分 deep_columns = embedding_columns + numerical_columns # 输入函数定义 def input_fn(): features = { 'category': [[1], [2]], 'price': [[10.0], [20.0]] } labels = [[1], [0]] return tf.data.Dataset.from_tensor_slices((features, labels)).batch(2) # 创建模型 feature_layer_wide = tf.keras.layers.DenseFeatures(wide_columns) feature_layer_deep = tf.keras.layers.DenseFeatures(deep_columns) model = models.Sequential() model.add(layers.Concatenate()([feature_layer_wide, feature_layer_deep])) model.add(layers.Dense(128, activation='relu')) model.add(layers.Dense(64, activation='relu')) model.add(layers.Dense(1, activation='sigmoid')) model.compile(optimizer='adam', loss='binary_crossentropy', metrics=['accuracy']) # 训练模型 train_data = input_fn() model.fit(train_data, epochs=5) ``` 上述代码片段实现了 Wide and Deep 模型的基本结构,其中 `DenseFeatures` 层分别负责宽和深部分的特征处理。 --- ### 3. 特征选择策略 在实际应用中,合理分配特征至 WideDeep 部分至关重要。一般来说: - 将已知有效的特征及其交叉项放入 **Wide 部分**,以便更好地捕获显式的关系。 - 对于复杂、未知或潜在关联较强的特征,则更适合放置在 **Deep 部分** 中进行深层次的学习[^3]。 此外,在某些情况下可以考虑引入因子分解机 (Factorization Machine, FM) 来预处理数据[^4],进一步优化特征表达形式。 ---
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