ks端重排中的beam search介绍

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kuaishou在《Real-time Short Video Recommendation on Mobile Devices》中介绍了它们的beam search方式:

5.实时triggered context-aware reranking

一旦用户观看完一个视频,并生成新的实时ranking信号,我们可以相应更新我们的client-side model predictions,并触发一个新的re-ranking process。给定更新后的model predictions,存在许多方式来决定展示给用户的视频列表。最广泛使用的是point-wise ranking,它会贪婪地通过得分递减方式来对视频排序,然而,point-wise ranking会忽略在候选间的相互影响,因而它不是最优的。

理想的,我们希望:发现候选集合C的最优排列P,它会导致最大化ListReward(LR),定义成:

\[LR(P) = \sum\limits_{i=1}^{|P|} s_i \cdot (\alpha \cdot p(effective\_view_i | c(i)) + \beta \cdot p(like_i | c(i)))\]

…(4)

其中:

\[s_i = \begin{cases} \prod\limits_{j=1}^{i-1} p(has\_next_j | c(j)), && i >= 2 \\ 1, && i = 1 \end{cases}\]

…(5)

其中:

  • \(s_i\):是累积has_next概率直到位置i,它会作为一个discounting factor来合并future reward
  • \(p(has\_next_i \mid c(i)), p(effective\_view_i \mid c(i)), p(like_i \mid c(i))\):分别是在\(v_i\)上has_next、effective_view、like上的predictions
  • \(c(i)\):在等式(1)中定义的ranking context
  • \(\alpha\)和\(\beta\)是不同rewards的weights

然而,直接搜索最优的排列,需要评估每个可能list的reward,它是代价非常高的,由于它是阶乘复杂度\(O(m!)\)(m是candidate set的size)。Beam search是对该问题的常用近似解,它会将时间复杂度减少到\(O(km^2)\),其中k是beam size。然而,二次时间复杂度对于部署在生产环境上仍然过高。幸运的是,不同于server-side reranking的case,我们只需要延迟决定用户在该设备上可能同时看到的下n个视频(图1(a)中所示在我们的沉浸式场景n=1)。在我们的离线实验中(表5),我们观察到,在不同beams间的ListReward的相对不同之处是,在每个search step会随着搜索step的增长而同步递减。因而,我们提出一个新的beam search策略,来选择一个adaptive search step \(n \leq 1 \ll m\),并进一步减小搜索时间复杂度到\(O(klm)\)。

图片名称

图4: adaptive beam search过程演示,其中:候选数n=4,beam size k=2, stability阈值t=0.95,在每个candidate、或candidate list上的数目表示相应的reward

为了实现adaptive beam search,我们定义了一个 stability:在当前的beam search step上将最小的ListReward除以最大的ListReward:

\[stability(score\_list) = \frac{min(score\_list)}{max(score\_list)}\]

…(6)

一旦stability超出了一个给定threshold t,beam search过程会终止,以便节省不必要的计算,由于我们可能期望:在剩余search steps中不会存在大的区别。adaptive beam search过程如图4所示。

算法如算法1所示,它会在导出的TFLite的执行图中被实现。

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算法1

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