论文-《Conversational Recommender System》

题目

Conversational Recommender System

简介

在这篇文章中，作者提出了一个将推荐和对话合并的统一的深度强化学习框架（framework）从而建立个性化的对话推荐代理，在进行评分预测和生成推荐时，该模型使用用户过去的评分和当前会话中收集到的用户查询。这样的对话系统通常试图通过提问来收集用户偏好，一旦收集到足够多的用户偏好，它就会向用户做出个性化的推荐。我们进行了模拟实验和真实的在线用户研究，以证明该框架的有效性

why

个性化的对话系统一般有很大的商业潜力，然而这方面的研究非常有限，现有的解决方案要么基于单轮自组织搜索引擎，要么基于传统的多轮对话系统。它们通常只利用当前会话中的用户输入，而忽略用户的长期偏好；另一方面，众所周知，基于推荐系统可以大大提高销售转化率，该系统基于过去的购买行为学习用户偏好，并优化面向业务的指标，如转化率或预期收入

what

本文的系统有三个主要部分

首先，自然语言理解(NLU)模块，用于分析每个用户话语，跟踪用户的对话历史，并不断更新用户的意图。这个NLU模块的重点是提取item特定的元数据

第二，本文提出了一个对话管理(DM)模块，它决定在给定当前状态下采取哪种操作。该数据挖掘模块具有专门为此任务定义的操作空间

第三个组件是自然语言生成模块，用于生成对用户的响应。该框架使我们能够构建一个对话式搜索和推荐系统，该系统可以决定何时以及如何从用户那里收集信息，并基于用户过去的购买历史和当前会话中的上下文信息做出推荐

对于NLU模块，本文训练深度信念跟踪器来基于上下文分析用户的当前话语，并从用户话语中提取目标item的方面值。它的输出表示为一个用户查询，用于更新当前的用户意图，它是关于目标的一组facet-value pairs。对话管理器和推荐系统都将使用用户查询

对于数据挖掘模块，本文训练了一个深度策略网络，在给定当前用户查询和推荐系统学习到的长期用户偏好的情况下，该网络决定在每个回合采取哪个动作，该动作可以是向用户询问关于特定方面的信息或者推荐产品列表，深度策略网络选择在整个对话会话中使预期回报最大化的操作（当收集的用户查询足以识别用户的信息需求时，最佳动作通常是为用户推荐个性化的项目列表；当收集的用户查询不充分时，最佳的行动通常是要求更多的信息）

how

针对如何解决建立会话式推荐系统的问题，本文的框架有三个组成部分:Belief Tracker、推荐系统和策略网络

• Belief Tracker
  在时间步t的用户话语e(t)，Belief Tracker的Input是n-gram向量z(t)，z(t)的维数是n-gram词汇的大小
  
  接下来，直到当前时刻t的n-grams序列由LSTM网络编码成向量h(t)，然后被送到softmax激活层以被转换成概率分布：
  
  在每一轮中，所有的f相互连接，形成当前会话中对话状态的当前信念
  
• Recommender System
  U表示用户，I表示项目。对于数据集中的M个用户和n个项目，用户和项目表示为集合:{u1，u2，…，uM}和{i1，i2，…，iN}。输入特征x是one-hot编码的用户/项目向量，而dialogue belief是
  
  输出ym，n可以是显式反馈的评分，也可以是隐式反馈的0-1标量。本文使用双向(K = 2)调频:
  
  本文首先取每个aspect belief的argmax，每个aspect中取一个，随后这些值组合形成了一个新的分布，概率是l值概率的乘积。然后我们保留最可能的组合，并使用它们的方面值从整个项目集中检索项目，检索到的项目形成候选集。然后，本文使用训练好的模型根据候评分对它们进行重新排序
• Deep Policy Network
  现在描述用于管理会话系统的深度策略网络。在每个回合，强化学习模型根据对话状态选择一个动作，以获得最大的长期回报。本文采用了强化学习的策略梯度法，可以直接学习一个策略，不需要参考价值函数，强化学习具有状态S、动作A、奖励R和策略π(a|s)的基本成分

Conclusion

本文提出了一个统一的框架，将推荐系统和对话系统技术集成在一起，构建一个智能对话推荐系统。在这个框架下，明确定义了agent动作空间和用户状态。随着会话代理与用户通信并从用户处收集更多信息，agent的状态(即用户信息需求或用户查询的可信度)被表示并不断更新为半结构化数据

agent采取行动并提供信息来优化长期奖励，例如更高的成功率、更短的回合或延迟的奖励，而不是只返回给当前用户查询的最高排名结果的贪婪方法。在推荐系统研究的基础上，本文还引入了会话系统的奖励函数。可以了解在强化学习的每一步，哪个动作可以使基于会话的奖励最大化。它学会根据需要收集face value，并在适当的时候直接提出建议