多任务学习在推荐算法中的应用（一）

导读：我们在优化推荐效果的时候，很多时候不仅仅需要关注 CTR 指标，同时还需要优化例如 CVR ( 转化率 )、视频播放时长、用户停留时长、用户翻页深度、关注率、点赞率这些指标。那么一种做法是对每个任务单独使用一个模型来优化，但是这样做的缺点显而易见，需要花费很多人力。其实很多任务之间都是存在关联性的，比如 CTR 和 CVR。那么能不能使用一个模型来同时优化两个或多个任务呢？其实这就是 Multi-task 多任务的定义。本文主要总结了近两年工业界关于 Multi-task 模型在推荐场景的一些应用和工作。

1. 阿里 ESMM

Entire Space Multi-Task Model: An Effective Approach for Estimating Post-Click Conversion Rate

CVR 是指从点击到购买的转化，传统的 CVR 预估会存在两个问题：样本选择偏差和稀疏数据。

样本选择偏差是指模型用用户点击的样本来训练，但是预测却是用的整个样本空间。数据稀疏问题是指用户点击到购买的样本太少。因此阿里提出了 ESMM 模型来解决上述两个问题：主要借鉴多任务学习的思路，引入两个辅助的学习任务，分别用来拟合 pCTR 和 pCTCVR。

ESMM 模型由两个子网络组成，左边的子网络用来拟合 pCVR，右边的子网络用来拟合 pCTR，同时，两个子网络的输出相乘之后可以得到 pCTCVR。因此，该网络结构共有三个子任务，分别用于输出 pCTR、pCVR 和 pCTCVR。假设用 x 表示 feature ( 即 impression )，y 表示点击，z 表示转化，那么根据 pCTCVR = pCTR * pCVR，可以得到：

则 pCVR 的计算为：

由上面的式子可知，pCVR 可通过 pCTR 和 pCTCVR 推导出来，那么我们只需要关注 pCTR 和 pCTCVR 两个任务即可，并且 pCTR 和 pCTCVR 都可以从整个样本空间进行训练？为什么呢，因为对于 pCTR 来说可将有点击行为的曝光事件作为正样本，没有点击行为的曝光事件作为负样本，对于 PCTCVR 来说，将同时有点击行为和购买行为的曝光事件作为正样本，其他作为负样本。模型的 loss 函数：

另外两个子网络的 embedding 层是共享的，由于 CTR 任务的训练样本量要远超过 CVR 任务的训练样本量，ESMM 模型中 embedding 层共享的机制能够使得 CVR 子任务也能够从只有展现没有点击的样本中学习，从而能够极缓解训练数据稀疏性问题。

本文转载自 DataFunTalk 公众号。

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