融合公式

推荐系统会产生多个不同目标的预估分，需要将多个分数融合得到最终唯一的排序依据。

多目标融合步骤

• 分数变换，对目标输出分放大、压缩、平移等等
• 分数融合
  • 乘法公式 :<-> $\prod_j\left(1+a_j \cdot \mathrm{pXTR}_j\right)^{b_j}$
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    • 优点 :-> 增强高的预估分数，抑制低的预估分数
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    • 缺点 :-> 不能调大单一目标的指数权重
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  • 加法公式 :<-> $\sum_j c_j \cdot \mathrm{pXTR}_j$
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    • 优点 :-> 目标权重对应目标在融合公式中的重要程度
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    • 缺点 :-> 权重系数对所有类型的目标都是一视同仁
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  • 带权指数加法
  • 带权指数乘法

两种形式哪种更好？

$a_j \cdot \mathrm{pXTR}_j$ 很小时，乘法公式相当于对数域上的加法

• $\log \left[\prod_j\left(1+a_j \cdot \mathrm{pXTR}_j\right)^{b_j}\right]=\sum_j b_j \cdot \log \left(1+a_j \cdot \mathrm{pXTR}_j\right) \approx \sum_j a_j b_j \cdot \mathrm{pXTR}_j$

$a_j \cdot \mathrm{pXTR}_j$ 变大，有

• $\log \left[\prod_j\left(1+a_j \cdot \mathrm{pXTR}_j\right)^{b_j}\right] \approx \sum_j b_j \cdot \log \left(a_j \cdot \mathrm{pXTR}_j\right)=\sum_j b_j \cdot \log \left(\mathrm{pXTR}_j\right)+C$

排序分 pXTR(predicted X-Through Rate) 先验分布更加接近于对数正态分布

• 排序分由多个随机变量乘积形成，具有很大范围的变异性，偏向与较小值，偶尔会出现极大值。根据中心极限定理，这些对数的和往往趋向于正态分布。
• 从用户交互上看，用户的互动和模型的输出之间存在反馈循环。高分的项目更有可能被展示和选择，从而进一步增加它们的分数，这种正反馈机制可以导致分数分布的长尾特性，从而更接近对数正态分布。

乘法公式在 $a_j \cdot \mathrm{pXTR}_j$ 较大时，利用 pXTR 的对数正态先验，在较小时，近似加法公式。

什么样的融合公式是好公式

基本要求

• 具有区分度：区分是排序的核心功能，较弱的区分度意味着排序机制的失效。
• 尽可能保留排序队列 pXTRj 的信息量：排序队列理应向融合分施加影响，否则就没有实现融合，也浪费了预估值。
• 尽可能少的冗余超参数：超参数应该能直接体现业务意志，过多的超参数会让融合公式丧失调整（不论是人工或自动）的指向性与被理解的能力。

对数域主成分分析视角下的融合公式

融合公式相当于把 m 维空间的点线性映射到以为空间，需要寻找保留最多信息的投影方向，等价于寻找均方误差意义上的最优线性变换。

• $\mathbf{x}=\left(\mathrm{pXTR}_1, \mathrm{pXTR}_2, \ldots, \mathrm{pXTR}_m\right) \in \mathbb{R}_{+}^m \rightarrow y=f(\mathbf{x}) \in \mathbb{R}_{+}^1$

KL 变化（[[PCA]] 是 KL 变换的一种特殊情况），从最大化数据投影的方差的角度出发，寻找最优的线性变换，以便在降维后仍然能够反映最大的数据变异性。

具体 PCA 求解见知乎原文，实践代码 Mixician/src/mixician/examples/calculate_value_based_ensemble_score/self_balancing_value_based_ensemble_score.ipynb at develop · yinsn/Mixician (github.com)

模型化

通过模型来学习融合公式中的参数，需要考虑如何定义总目标作为监督信号。

实时流 AB

参数微弱变动严重影响 AB 指标，严格限制超参在 baseline 参数的临域附近，对指标进行兜底。

@多目标排序在快手短视频推荐中的实践 CEM 算法，baseline 参数 + 方差扰动得到多组高斯分布，所有参数应用于实时流 AB。

总结

融合公式见效快但不够动态，无法解决模型漂移、个性化偏置等问题。

模型化、实时流 AB 提高复杂度，进一步逼近理论上界，但也引入不可控性、稳定性、解释性差等问题。

Ref

值融合排序公式设计哲学的数学原理 - 知乎 (zhihu.com)，对数域主成分分析视角下的融合公式

关于推荐系统多目标融合排序的进一步思考 - 知乎 (zhihu.com)