تمت ترجمة هذه الصفحة بواسطة Cloud Translation API‏.

التوصية بالأفلام: الاسترجاع باستخدام نموذج تسلسلي

عرض على TensorFlow.org

تشغيل في Google Colab

عرض المصدر على جيثب

تحميل دفتر

في هذا البرنامج التعليمي ، سنقوم ببناء نموذج استرجاع تسلسلي. التوصية المتسلسلة هي نموذج شائع يبحث في سلسلة من العناصر التي تفاعل المستخدمون معها مسبقًا ثم يتنبأ بالعنصر التالي. هنا ترتيب العناصر داخل كل تسلسل مهم ، لذلك سنستخدم شبكة عصبية متكررة لنمذجة العلاقة التسلسلية. لمزيد من التفاصيل، يرجى الرجوع إلى هذه الورقة GRU4Rec .

الواردات

أولاً ، دعنا نتخلص من تبعياتنا ووارداتنا.

pip install -q tensorflow-recommenders
pip install -q --upgrade tensorflow-datasets

import os
import pprint
import tempfile

from typing import Dict, Text

import numpy as np
import tensorflow as tf
import tensorflow_datasets as tfds
import tensorflow_recommenders as tfrs

تحضير مجموعة البيانات

بعد ذلك ، نحتاج إلى إعداد مجموعة البيانات الخاصة بنا. نحن نذهب للاستفادة من المرافق توليد البيانات في هذا TensorFlow لايت على الجهاز التطبيق توصية المرجعية .

يحتوي على بيانات MovieLens 1M ratings.dat (الأعمدة: معرف المستخدم، MovieID، التصويت، الطابع الزمني)، وmovies.dat (الأعمدة: MovieID، عنوان، الأنواع). نموذج إنشاء البرنامج النصي لتنزيل مجموعة بيانات 1M ، يأخذ كلا الملفين ، ويحتفظ فقط بالتقييمات الأعلى من 2 ، ويشكل جداول زمنية لتفاعل أفلام المستخدم ، وأنشطة نموذجية كتسميات و 10 أنشطة مستخدم سابقة كسياق للتنبؤ.

wget -nc https://raw.githubusercontent.com/tensorflow/examples/master/lite/examples/recommendation/ml/data/example_generation_movielens.py
python -m example_generation_movielens  --data_dir=data/raw  --output_dir=data/examples  --min_timeline_length=3  --max_context_length=10  --max_context_movie_genre_length=10  --min_rating=2  --train_data_fraction=0.9  --build_vocabs=False

--2021-12-02 12:10:29--  https://raw.githubusercontent.com/tensorflow/examples/master/lite/examples/recommendation/ml/data/example_generation_movielens.py
Resolving raw.githubusercontent.com (raw.githubusercontent.com)... 185.199.108.133, 185.199.110.133, 185.199.111.133, ...
Connecting to raw.githubusercontent.com (raw.githubusercontent.com)|185.199.108.133|:443... connected.
HTTP request sent, awaiting response... 200 OK
Length: 18040 (18K) [text/plain]
Saving to: ‘example_generation_movielens.py’

example_generation_ 100%[===================>]  17.62K  --.-KB/s    in 0s      

2021-12-02 12:10:29 (107 MB/s) - ‘example_generation_movielens.py’ saved [18040/18040]

I1202 12:10:32.036267 140629273970496 example_generation_movielens.py:460] Downloading and extracting data.
Downloading data from http://files.grouplens.org/datasets/movielens/ml-1m.zip
5922816/5917549 [==============================] - 1s 0us/step
5931008/5917549 [==============================] - 1s 0us/step
I1202 12:10:33.549675 140629273970496 example_generation_movielens.py:406] Reading data to dataframes.
/tmpfs/src/tf_docs_env/lib/python3.7/site-packages/pandas/util/_decorators.py:311: ParserWarning: Falling back to the 'python' engine because the 'c' engine does not support regex separators (separators > 1 char and different from '\s+' are interpreted as regex); you can avoid this warning by specifying engine='python'.
  return func(*args, **kwargs)
I1202 12:10:37.734699 140629273970496 example_generation_movielens.py:408] Generating movie rating user timelines.
I1202 12:10:40.836473 140629273970496 example_generation_movielens.py:410] Generating train and test examples.
6040/6040 [==============================] - 76s 13ms/step
I1202 12:11:57.162662 140629273970496 example_generation_movielens.py:421] Writing generated training examples.
844195/844195 [==============================] - 14s 17us/step
I1202 12:12:11.266682 140629273970496 example_generation_movielens.py:424] Writing generated testing examples.
93799/93799 [==============================] - 2s 17us/step
I1202 12:12:22.758407 140629273970496 example_generation_movielens.py:473] Generated dataset: {'train_size': 844195, 'test_size': 93799, 'train_file': 'data/examples/train_movielens_1m.tfrecord', 'test_file': 'data/examples/test_movielens_1m.tfrecord'}

فيما يلي عينة من مجموعة البيانات المُنشأة.

0 : {
  features: {
    feature: {
      key  : "context_movie_id"
      value: { int64_list: { value: [ 1124, 2240, 3251, ..., 1268 ] } }
    }
    feature: {
      key  : "context_movie_rating"
      value: { float_list: {value: [ 3.0, 3.0, 4.0, ..., 3.0 ] } }
    }
    feature: {
      key  : "context_movie_year"
      value: { int64_list: { value: [ 1981, 1980, 1985, ..., 1990 ] } }
    }
    feature: {
      key  : "context_movie_genre"
      value: { bytes_list: { value: [ "Drama", "Drama", "Mystery", ..., "UNK" ] } }
    }
    feature: {
      key  : "label_movie_id"
      value: { int64_list: { value: [ 3252 ] }  }
    }
  }
}

يمكنك أن ترى أنه يشتمل على تسلسل لمعرفات فيلم السياق ، ومعرف فيلم التسمية (الفيلم التالي) ، بالإضافة إلى ميزات السياق مثل سنة الفيلم والتصنيف والنوع.

في حالتنا ، سنستخدم فقط تسلسل معرّفات سياق الفيلم ومعرف فيلم التسمية. يمكنك الرجوع إلى السياق الاستفادة من ميزات البرنامج التعليمي لمعرفة المزيد عن إضافة ميزات السياق إضافية.

train_filename = "./data/examples/train_movielens_1m.tfrecord"
train = tf.data.TFRecordDataset(train_filename)

test_filename = "./data/examples/test_movielens_1m.tfrecord"
test = tf.data.TFRecordDataset(test_filename)

feature_description = {
    'context_movie_id': tf.io.FixedLenFeature([10], tf.int64, default_value=np.repeat(0, 10)),
    'context_movie_rating': tf.io.FixedLenFeature([10], tf.float32, default_value=np.repeat(0, 10)),
    'context_movie_year': tf.io.FixedLenFeature([10], tf.int64, default_value=np.repeat(1980, 10)),
    'context_movie_genre': tf.io.FixedLenFeature([10], tf.string, default_value=np.repeat("Drama", 10)),
    'label_movie_id': tf.io.FixedLenFeature([1], tf.int64, default_value=0),
}

def _parse_function(example_proto):
  return tf.io.parse_single_example(example_proto, feature_description)

train_ds = train.map(_parse_function).map(lambda x: {
    "context_movie_id": tf.strings.as_string(x["context_movie_id"]),
    "label_movie_id": tf.strings.as_string(x["label_movie_id"])
})

test_ds = test.map(_parse_function).map(lambda x: {
    "context_movie_id": tf.strings.as_string(x["context_movie_id"]),
    "label_movie_id": tf.strings.as_string(x["label_movie_id"])
})

for x in train_ds.take(1).as_numpy_iterator():
  pprint.pprint(x)

{'context_movie_id': array([b'2589', b'202', b'1038', b'1767', b'951', b'129', b'1256', b'955',
       b'3097', b'3462'], dtype=object),
 'label_movie_id': array([b'3629'], dtype=object)}

تتضمن مجموعات بيانات التدريب / الاختبار الخاصة بنا الآن سلسلة من معرّفات الأفلام التاريخية فقط وتسمية لمعرّف الفيلم التالي. علما بأن نستخدم [10] كما شكل ملامح خلال tf.Example الاعراب لأن الذي نحدده 10 وطول سياق يتميز في الخطوة سبيل المثال generateion.

نحتاج إلى شيء آخر قبل أن نتمكن من البدء في بناء النموذج - المفردات لمعرفات أفلامنا.

movies = tfds.load("movielens/1m-movies", split='train')
movies = movies.map(lambda x: x["movie_id"])
movie_ids = movies.batch(1_000)
unique_movie_ids = np.unique(np.concatenate(list(movie_ids)))

تنفيذ نموذج تسلسلي

في منطقتنا الأساسي استرجاع البرنامج التعليمي ، ونحن نستخدم برج استعلام واحد للمستخدم، وسحب مرشح للفيلم مرشح. ومع ذلك ، فإن العمارة المكونة من برجين قابلة للتعميم ولا تقتصر على زوج. يمكنك أيضا استخدامه للقيام توصية البند إلى البند كما نلاحظ في البرنامج التعليمي استرجاع الأساسي .

هنا ما زلنا في طريقنا لاستخدام العمارة المكونة من برجين. Specificially، ونحن نستخدم البرج الاستعلام مع طبقة عن طريق بوابة وحدة المتكررة (GRU) لتشفير تسلسل الأفلام التاريخية، والحفاظ على نفس البرج مرشح للفيلم مرشح.

embedding_dimension = 32

query_model = tf.keras.Sequential([
    tf.keras.layers.StringLookup(
      vocabulary=unique_movie_ids, mask_token=None),
    tf.keras.layers.Embedding(len(unique_movie_ids) + 1, embedding_dimension), 
    tf.keras.layers.GRU(embedding_dimension),
])

candidate_model = tf.keras.Sequential([
  tf.keras.layers.StringLookup(
      vocabulary=unique_movie_ids, mask_token=None),
  tf.keras.layers.Embedding(len(unique_movie_ids) + 1, embedding_dimension)
])

يتم تعريف المقاييس والمهمة والنموذج الكامل على غرار نموذج الاسترجاع الأساسي.

metrics = tfrs.metrics.FactorizedTopK(
  candidates=movies.batch(128).map(candidate_model)
)

task = tfrs.tasks.Retrieval(
  metrics=metrics
)

class Model(tfrs.Model):

    def __init__(self, query_model, candidate_model):
        super().__init__()
        self._query_model = query_model
        self._candidate_model = candidate_model

        self._task = task

    def compute_loss(self, features, training=False):
        watch_history = features["context_movie_id"]
        watch_next_label = features["label_movie_id"]

        query_embedding = self._query_model(watch_history)       
        candidate_embedding = self._candidate_model(watch_next_label)

        return self._task(query_embedding, candidate_embedding, compute_metrics=not training)

التركيب والتقييم

يمكننا الآن تجميع وتدريب وتقييم نموذج الاسترجاع التسلسلي الخاص بنا.

model = Model(query_model, candidate_model)
model.compile(optimizer=tf.keras.optimizers.Adagrad(learning_rate=0.1))

cached_train = train_ds.shuffle(10_000).batch(12800).cache()
cached_test = test_ds.batch(2560).cache()

model.fit(cached_train, epochs=3)

Epoch 1/3
67/67 [==============================] - 25s 291ms/step - factorized_top_k/top_1_categorical_accuracy: 0.0000e+00 - factorized_top_k/top_5_categorical_accuracy: 0.0000e+00 - factorized_top_k/top_10_categorical_accuracy: 0.0000e+00 - factorized_top_k/top_50_categorical_accuracy: 0.0000e+00 - factorized_top_k/top_100_categorical_accuracy: 0.0000e+00 - loss: 107448.4467 - regularization_loss: 0.0000e+00 - total_loss: 107448.4467
Epoch 2/3
67/67 [==============================] - 2s 25ms/step - factorized_top_k/top_1_categorical_accuracy: 0.0000e+00 - factorized_top_k/top_5_categorical_accuracy: 0.0000e+00 - factorized_top_k/top_10_categorical_accuracy: 0.0000e+00 - factorized_top_k/top_50_categorical_accuracy: 0.0000e+00 - factorized_top_k/top_100_categorical_accuracy: 0.0000e+00 - loss: 100932.0125 - regularization_loss: 0.0000e+00 - total_loss: 100932.0125
Epoch 3/3
67/67 [==============================] - 2s 25ms/step - factorized_top_k/top_1_categorical_accuracy: 0.0000e+00 - factorized_top_k/top_5_categorical_accuracy: 0.0000e+00 - factorized_top_k/top_10_categorical_accuracy: 0.0000e+00 - factorized_top_k/top_50_categorical_accuracy: 0.0000e+00 - factorized_top_k/top_100_categorical_accuracy: 0.0000e+00 - loss: 99336.2015 - regularization_loss: 0.0000e+00 - total_loss: 99336.2015
<keras.callbacks.History at 0x7f0904d5b410>

model.evaluate(cached_test, return_dict=True)

37/37 [==============================] - 10s 235ms/step - factorized_top_k/top_1_categorical_accuracy: 0.0146 - factorized_top_k/top_5_categorical_accuracy: 0.0780 - factorized_top_k/top_10_categorical_accuracy: 0.1358 - factorized_top_k/top_50_categorical_accuracy: 0.3735 - factorized_top_k/top_100_categorical_accuracy: 0.5058 - loss: 15478.0652 - regularization_loss: 0.0000e+00 - total_loss: 15478.0652
{'factorized_top_k/top_1_categorical_accuracy': 0.014605699107050896,
 'factorized_top_k/top_5_categorical_accuracy': 0.07804987579584122,
 'factorized_top_k/top_10_categorical_accuracy': 0.1358330100774765,
 'factorized_top_k/top_50_categorical_accuracy': 0.3735221028327942,
 'factorized_top_k/top_100_categorical_accuracy': 0.5058262944221497,
 'loss': 9413.1240234375,
 'regularization_loss': 0,
 'total_loss': 9413.1240234375}

يختتم هذا البرنامج التعليمي الاسترجاع المتسلسل.