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Recommendation as Instruction Following: A Large Language Model Empowered Recommendation Approach

发布时间 2023-09-08 13:27:00作者: South1999

原文地址：https://arxiv.org/abs/2305.07001

本文作者将用户偏好、意图等构建为指令，并用这些指令调优一个LLM（3B Flan-T5-XL），该方法对用户友好，用户可以与系统交流获取更准确的推荐。

INTRODUCTION

LLM是建立在自然语言文本上的，它不能直接适应基于行为数据的推荐系统。为了减少两者的gap，一种思路是将行为建模视作语言建模。在这种方法中，有两个关键问题：

  1. 如何表达推荐任务？通常来说，成功的推荐依赖对user需求的准确理解，因此需要设计一种合适的形式包含用户需求的各种信息，包括交互历史、用户偏好、用户意图等个性化因素。
  2. 如何使LLM适应推荐？尽管LLM能够对自然语言建模，并且它有一定的通用性，但是它还是难以处理复杂的任务，需要特定的调整策略，将LLM调整为适应推荐任务。

作者提出了一种方法InstructRec解决以上问题，其主要有两个贡献：

  1. 推荐指令格式说明。
  2. 用指令调优的LLM进行推荐。

指令中的用户偏好、意图是使用GPT3.5基于用户的历史行为生成的。

METHODOLOGY

Instruction Format for Recommendation

指令的格式。

Key Aspects in Instructions

指令的关键方面有三个：用户的偏好、意图及任务形式。

  • Preference (P)：用户的偏好，指用户对item的属性或特征的个性化品味。在本文的指令中，旨在捕获用户固有的长期偏好。可分为以下三类

    • None (\(P_0\))：在这种情况下，没有用户偏好或信息可用。
    • Implicit preference (\(P_1\))：隐式偏好，用户的个人信息和历史交互记录可用，但是没有明确表示出用户显示偏好。在使用历史交互记录时，不使用其ID，而是使用其标题作为文本信息。
    • Explicit preference (\(P_2\))：显示偏好，本文主要考虑用户在文本中的表达，例如评论。

  • Intention (I)：指用户对某些类型的item更直接的需求。

    • None (\(I_0\))：用户缺乏明确目标。
    • Vague intention (\(I_1\))：用户对需求item模糊的表述，例如“送儿子的礼物”。
    • Specific intention (\(I_2\))：用户有明确的需求，例如“蓝色、便宜、IPhone13”。

  • Task Form (T)：本文提出了以下几种任务形式

    • Pointwise recommendation (\(T_0\))：判断当前item是否适合用户。
    • Pairwise recommendation (\(T_1\))：将一对item进行比较并选出更合适的。
    • Matching (\(T_2\))：从全体item中选出合适的。
    • Reranking (\(T_3\))：对已检索出的item进行重排。

除上述三部分外，还可以加入一些上下文特征（时间地点等）。

Instantiation for Various Interaction Scenarios

本节介绍了几个具有代表性的实例。

  • ⟨\(P_1/P_2,I_0,T_3\)⟩：在这个实例中，专注于用户的兴趣。LLM充当传统的推荐系统。
  • ⟨\(P_0,I_1/I_2,T_3\)⟩：在这个实例中LLM充当检索器。
  • ⟨\(P_1/P_2,I_1/I_2,T_3\)⟩：个性化搜索。

因为LLM推理成本较高，所以LLM更适合用于重拍阶段，在本文中也主要讨论\(T_3\)任务。

Instruction Generation

通过提示GPT3.5用户的历史行为和评论来为用户生成个性化信息。

Annotating the Aspects in Instructions

  • Preference annotation：对于隐式偏好取标题，显示偏好通过GPT3.5提取。

  • Intention annotation：类似于偏好提取。

    显示意图可以用标签表示。

  • Task form annotation：对于\(T_0\)，需要构建指令类似于“基于<用户相关的信息>，用户之后会与交互吗？”，系统只需要回答“是”或“否”。
    对于任务\(T_2\)，构建指令类似于“预测下一个可能交互的物品”。
    对于任务\(T_3\)，构建指令类似于“从<候选集>中选择一个物品”。

提高指令多样性

提高指令数量和多样性有利于提高推荐效果，以下是作者提出增加指令多样性的一些策略

  • Turn the task around：对正常指令的输入输出交换。

  • Enforcing the relatedness between preference and intention：长期偏好和短期意图应该高度相关。

  • Chain-of-thought (CoT) like reasoning：在中间推理步骤中添加了额外的解释，使LLM能够执行复杂的推理任务。

Instruction Tuning for Recommendations

  • The Backbone LLM：3B Flan-T5-XL
  • Optimization via Instruction Tuning：本质上是一种有监督微调，根据不同的指令提供期望的系统回答。由于指令和目标输出都可以以自然语言格式化，我们可以将训练统一为sequence-to-sequence方式。

EXPERIMENTS

Sequential Recommendation ⟨\(P_1,I_0,T_3\)⟩：序列推荐任务上的表现

Product Search ⟨\(P_0,I_2,T_3\)⟩：产品搜索上的表现

Personalized search ⟨\(P_1/P_2,I_1/I_2,T_3\)⟩：个性化搜索上的表现

Discriminating Hard Negative Item Candidates：区分难负例的表现，模拟真实推荐中的重排通道

Discriminating More Candidate Items：从更大的候选集中选item，其它实验候选集大小都是10，这个实验是100

Effects of Instructions：指令的效果，不断在基础指令上叠加更多指令

Generalization across Datasets：跨域推荐，上面两种传统的推荐方法在进行了正常的域内训练，下面的基于LLM的推荐是在亚马逊“Games”数据集上微调，在“CDs”数据集上测试

SUMMARY

本文主要讲的是通过指令微调LLM并用LLM进行推荐，经过精心设计的指令微调后的LLM在多种场景下的推荐表现出不错的效果。但是，由于LLM无法很好地处理长文本，LLM难以对用户较长的序列进行建模，文中实验生成所用的行为序列大小被限制为20，测试时重排的集合大小更是只有10，在实际中的推荐系统数据要比这些大的多。目前，微调LLM进行推荐还在初步阶段，有很多有前景的方向值得探索，包括如何生成让LLM更易于理解的指令、如何使用更长的行为序列等。