深度知识感知网络：新闻推荐的新纪元

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近年来，新闻推荐领域蓬勃发展，各种深度学习模型层出不穷。然而，传统的推荐系统往往只关注用户历史行为，忽略了新闻内容本身的语义信息和知识关联。为了解决这个问题，深度知识感知网络 (DKN) 应运而生，它将知识图谱融入到深度学习框架中，为新闻推荐带来了新的突破。

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DKN：将知识图谱与深度学习完美结合

DKN 是一种深度学习模型，它利用知识图谱来增强新闻推荐的准确性。具体来说，DKN 使用 TransX 方法来学习知识图谱的表示，然后应用一个名为 KCNN 的卷积神经网络框架，将实体嵌入与词嵌入结合起来，生成新闻文章的最终嵌入向量。最后，通过一个基于注意力的神经评分器来预测点击率 (CTR)。

DKN 的独特优势

与传统的基于 ID 的协同过滤方法不同，DKN 是一种基于内容的深度模型，它能够更深入地理解新闻内容。通过联合学习新闻文章的语义级和知识级表示，DKN 能够充分利用新闻内容中的知识实体和常识。此外，DKN 还使用了一个注意力模块，能够动态计算用户的历史行为的聚合表示，从而更好地捕捉用户的兴趣偏好。

DKN 数据格式

DKN 需要以下几个文件作为输入：

  • 训练/验证/测试文件： 每一行代表一个样本。印象 ID 用于评估印象会话内的性能，因此只在评估时使用，训练数据可以设置为 0。格式为：<label> <userid> <CandidateNews>%<impressionid>，例如：1 train_U1 N1%0。
  • 用户历史文件： 每一行代表一个用户的点击历史。需要在配置文件中设置 his_size 参数，它代表我们使用的用户点击历史的最大数量。如果用户的点击历史超过 his_size，我们将自动保留最后 his_size 个点击历史，如果用户的点击历史少于 his_size，我们将自动用 0 进行填充。格式为：<Userid> <newsid1,newsid2...>，例如：train_U1 N1,N2。
  • 文档特征文件： 该文件包含新闻的词语和实体特征。新闻文章由（对齐的）标题词和标题实体表示。例如，一个新闻标题可能是：特朗普将在下周发表国情咨文，那么标题词值可能是：CandidateNews:34,45,334,23,12,987,3456,111,456,432，标题实体值可能是：entity:45,0,0,0,0,0,0,0,0,0。由于 “特朗普” 这个词，只有实体向量的第一个值是非零的。标题值和实体值是从 1 到 n（n 是不同词语或实体的数量）进行哈希的。每个特征长度应该固定为 k（doc_size 参数），如果文档中的词语数量超过 k，则应该截断文档到 k 个词语，如果文档中的词语数量少于 k，则应该在末尾填充 0。格式为：<Newsid> <w1,w2,w3...wk> <e1,e2,e3...ek>。
  • 词嵌入/实体嵌入/上下文嵌入文件： 这些是预训练嵌入的 npy 文件。加载后，每个文件都是一个 [n+1,k] 的二维矩阵，n 是其哈希字典中的词语（或实体）数量，k 是嵌入的维度，注意我们保留嵌入 0 用于零填充。在本实验中，我们使用 GloVe 向量来初始化词嵌入。我们使用 TransE 在知识图谱上训练实体嵌入，上下文嵌入是知识图谱中实体邻居的平均值。

DKN 模型训练与评估

首先，我们需要创建超参数，并使用 DKNTextIterator 类来创建输入数据。然后，我们可以使用 DKN 类来创建模型并进行训练。训练完成后，我们可以使用 run_eval 方法来评估模型在验证集上的性能。

epoch=5
hparams = prepare_hparams(yaml_file,
                          news_feature_file = news_feature_file,
                          user_history_file = user_history_file,
                          wordEmb_file=wordEmb_file,
                          entityEmb_file=entityEmb_file,
                          contextEmb_file=contextEmb_file,
                          epochs=epoch,
                          is_clip_norm=True,
                          max_grad_norm=0.5,
                          history_size=20,
                          MODEL_DIR=os.path.join(data_path, 'save_models'),
                          learning_rate=0.001,
                          embed_l2=0.0,
                          layer_l2=0.0,
                          use_entity=True,
                          use_context=True
                         )
print(hparams.values())

input_creator = DKNTextIterator

model = DKN(hparams, input_creator)

model.fit(train_file, valid_file)

print(model.run_eval(test_file))

DKN 性能对比

以下表格展示了 DKN 与其他模型在新闻推荐任务上的性能对比：

模型Group-AUCMRRNDCG@2NDCG@4
DKN0.95570.89930.89510.9123
DKN(-)0.95060.88170.87580.8982
LightGCN0.86080.56050.49750.5792

结果表明，DKN 在所有指标上都显著优于其他模型，证明了知识图谱在新闻推荐中的重要作用。

总结

DKN 是一种强大的深度学习模型，它将知识图谱与深度学习框架完美结合，为新闻推荐带来了新的突破。它能够更深入地理解新闻内容，并有效地捕捉用户的兴趣偏好，从而提高新闻推荐的准确性和效率。

参考文献

[1] Wang, Hongwei, et al. “DKN: Deep Knowledge-Aware Network for News Recommendation.” Proceedings of the 2018 World Wide Web Conference on World Wide Web. International World Wide Web Conferences Steering Committee, 2018.

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