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En este tutorial, vamos a construir un modelo de recuperación secuencial. La recomendación secuencial es un modelo popular que analiza una secuencia de elementos con los que los usuarios han interactuado anteriormente y luego predice el siguiente elemento. Aquí importa el orden de los elementos dentro de cada secuencia, por lo que vamos a utilizar una red neuronal recurrente para modelar la relación secuencial. Para más detalles, consulte este documento GRU4Rec .
Importaciones
Primero, eliminemos nuestras dependencias e importaciones.
pip install -q tensorflow-recommenderspip 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
Preparando el conjunto de datos
A continuación, debemos preparar nuestro conjunto de datos. Vamos a aprovechar la utilidad de generación de datos en este on-dispositivo de aplicación de la Recomendación de referencia TensorFlow Lite .
MovieLens de datos contiene 1 M ratings.dat (columnas: ID de usuario, MovieID, Calificación, fecha y hora), y movies.dat (columnas: MovieID, Título, Géneros). El script de generación de ejemplo descarga el conjunto de datos 1M, toma ambos archivos, solo mantiene calificaciones superiores a 2, forma líneas de tiempo de interacción de películas del usuario, actividades de muestra como etiquetas y 10 actividades de usuario anteriores como contexto para la predicción.
wget -nc https://raw.githubusercontent.com/tensorflow/examples/master/lite/examples/recommendation/ml/data/example_generation_movielens.pypython -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'}
Aquí hay una muestra del conjunto de datos generado.
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 ] } }
}
}
}
Puede ver que incluye una secuencia de ID de película de contexto y una ID de película de etiqueta (próxima película), además de características de contexto como año de película, clasificación y género.
En nuestro caso, solo usaremos la secuencia de ID de película de contexto y la ID de película de etiqueta. Puede referirse al contexto Aprovechando cuenta tutorial para aprender más sobre la adición de características adicionales de contexto.
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)}
Ahora, nuestros conjuntos de datos de entrenamiento / prueba incluyen solo una secuencia de ID de películas históricas y una etiqueta de ID de película siguiente. Nota que usamos [10] como la forma de las características durante tf.Example análisis sintáctico porque especifica 10 que la longitud de contexto cuenta en la etapa ejemplo generateion.
Necesitamos una cosa más antes de que podamos comenzar a construir el modelo: el vocabulario para nuestras identificaciones de películas.
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)))
Implementando un modelo secuencial
En nuestro tutorial básico de recuperación , se utiliza una torre de consulta para el usuario y el remolque candidato para la película candidato. Sin embargo, la arquitectura de dos torres es generalizable y no se limita a
Aquí todavía vamos a utilizar la arquitectura de dos torres. De modo específico, usamos la torre consulta con una capa cerrada unidad recurrente (GRU) para codificar la secuencia de las películas históricas, y mantener la misma torre candidato para la película candidato.
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)
])
Las métricas, la tarea y el modelo completo se definen de forma similar al modelo de recuperación básico.
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)
Ajuste y evaluación
Ahora podemos compilar, entrenar y evaluar nuestro modelo de recuperación secuencial.
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}
Con esto concluye el tutorial de recuperación secuencial.