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Learning to rank 排序学习是推荐、搜索、广告的核心方法。排序结果的好坏很大程度影响用户体验、广告收入等。排序学习可以理解为机器学习中用户排序的方法，这里首先推荐一本微软亚洲研究院刘铁岩老师关于LTR的著作，Learning to Rank for Information Retrieval，书中对排序学习的各种方法做了很好的阐述和总结。我这里是一个超级精简版。 排序学习是一个有监督的机器学习过程，对每一个给定的查询－文档对，抽取特征，通过日志挖掘或者人工标注的方法获得真实数据标注。然后通过排序模型，使得输入能够和实际的数据相似。常用的排序学习分为三种类型：PointWise，PairWise和ListWise。 PointWise 单文档方法的处理对象是单独的一篇文档，将文档转换为特征向量后，机器学习系统根据从训练数据中学习到的分类或者回归函数对文档打分，打分结果即是搜索结果...

一句话总结 正排索引：一个未经处理的数据库中，一般是以文档ID作为索引，以文档内容作为记录。 倒排索引：Inverted index，指的是将单词或记录作为索引，将文档ID作为记录，这样便可以方便地通过单词或记录查找到其所在的文档。 倒排索引创建索引的流程 形成文档列表 首先对原始文档数据进行编号（DocID），形成列表，就是一个文档列表。 创建倒排索引列表 对文档中数据进行分词，得到词条。对词条进行编号，以词条创建索引。保存包含这些词条的文档的编号信息。 搜索的过程 当用户输入任意的词条时，首先对用户输入的数据进行分词，得到用户要搜索的所有词条，然后拿着这些词条去倒排索引列表中进行匹配。找到这些词条就能找到包含这些词条的所有文档的编号。 然后根据这些编号去文档列表中找到文档 正排和倒排 正排索引（正向索引） 通过文档ID查文档中的各个词：url -> term，ID为关键字，后面的拉链为文档里面每个字的位置信息 正排表是以文档的ID为关键字，表中记录文档中每个字的位置信息，查找时扫描表中每个文档中字的信息直到找出所有包含查询关键字的文档。...

概述 新闻推荐系统从海量新闻中推荐出你感兴趣的新闻，百度从海量的搜索结果中找到最优的结果，短视频推荐出你每天都停不下来的视频流，这些里面都包含ANN方法。当然，在现在的检索系统中，往往是多分支并行触发的效果，虽然DNN 大行其道，但是 ANN 一直不可或缺。 通用理解上，ANN（Approximate Nearest Neighbor）是在向量空间中搜索向量最近邻的优化问题。目前业界常用nmslib、Annoy算法作为实现。在实际的工程应用中，ANN是作为一种向量检索技术应用，用于解决长尾Query召回问题。将一个资讯的ANN 召回系统抽象出来大概是下面的样子。 Ann（approximate nearest neighbor）是指一系列用于解决最近邻查找问题的近似算法。最近邻查找问题，即在给定的向量集合中查找出与目标向量距离最近的N个向量。...

CTR预测问题简介 点击率(Click Through Rate, CTR)预估是程序化广告里的一个最基本而又最重要的问题。比如在竞价广告里，排序的依据就是 \(𝑐𝑡𝑟×𝑏𝑖𝑑\) 。通过选择 \(𝑐𝑡𝑟×𝑏𝑖𝑑\) 最大的广告就能最大化平台的eCPM。从机器学习的角度来说这是一个普通的回归问题，但是它的特殊性在于训练数据只有0/1的值——因为我们没有办法给同一个用户展示同一个广告1万次，然后统计点击的次数来估计真实的点击率。另外有人也许会有这样的看法：对于某一个特定的曝光，某个用户是否点击某个广告是确定的，第一次不点，第二次也不会点，因此点击率是一个0/1的固定值而不是一个0-1之间的概率值。这个说法有一些道理，原因是第二次实验和第一次使用不是独立同分布的。“真正”的做法是第二次做实验前要擦除用户第一次实验的记忆，然后在一模一样的场景(时间、地点……)下做 \(N\)...

讨论一下推荐系统三板斧： 数据、特征和模型 ，因为搜索的排序套路和推荐十分类似，除了多了query维度特征，对相关性有一定的要求，其他很大程度上思想一致。 这里先行引用一个比较形象的推荐系统优化流程： 明确业务目标 将业务目标转化为机器学习可优化目标 样本收集 特征工程 模型选择和训练 离线评测验证 在线AB验证 通过离线验证和在线AB的结果反馈到2，形成一个增强回路慢慢起飞。 而在一般情况下，各个环节的贡献占比：样本>>特征工程>模型。另外如果离线验证集85分，线上很多时候也会略低，各种原因也不胜枚举：特征延迟、特征不一致、甚至在样本落盘时的数据丢失等等。 本篇先行介绍上述过程特征工程的一般方法，包括特征设计、清洗、变换以及特征选择，并在最后讨论深度学习背景下的特征工程。 特征设计 特征工程的第一步是要找到对模型预测有用的特征，最常用的方式是基于经验 分维度梳理 ，如电商领域第一层可以按场景元素分成 User特征、Item特征、Seller特征、Query特征、上下文特征等...

搜索引擎概述 推荐和搜索比较 推荐系统和搜索应该是机器学习乃至深度学习在工业界落地应用最多也最容易变现的场景。而无论是搜索还是推荐，本质其实都是匹配，搜索的本质是给定query，匹配doc；推荐的本质是给定user，推荐item。 对于搜索来说，搜索引擎的本质是对于用户给定query，搜索引擎通过query-doc的match匹配，返回用户最可能点击的文档的过程。从某种意义上来说，query代表的是一类用户，就是对于给定的query，搜索引擎要解决的就是query和doc的match，如图1.1所示。 图1.1 搜索引擎架构 对于推荐来说，推荐系统就是系统根据用户的属性（如性别、年龄、学历等），用户在系统里过去的行为（例如浏览、点击、搜索、收藏等），以及当前上下文环境（如网络、手机设备等），从而给用户推荐用户可能感兴趣的物品（如电商的商品、feeds推荐的新闻、应用商店推荐的app等），从这个过程来看，推荐系统要解决的就是user和item的match，如图1.2所示。 图1.2 推荐引擎架构 不同之处 意图不同...

序言 极大似然估计与贝叶斯估计是统计中两种对模型的参数确定的方法，两种参数估计方法使用不同的思想。 前者来自于频率派，认为参数是固定的，我们要做的事情就是根据已经掌握的数据来估计这个参数；而后者属于贝叶斯派，认为参数也是服从某种概率分布的，已有的数据只是在这种参数的分布下产生的。 所以，直观理解上，极大似然估计就是假设一个参数 \(θ\) ，然后根据数据来求出这个 \(θ\) . 而贝叶斯估计的难点在于 \(p(θ)\) 需要人为设定，之后再考虑结合MAP（maximum a posterior）方法来求一个具体的 \(θ\) . 所以极大似然估计与贝叶斯估计最大的不同就在于是否考虑了先验，而两者适用范围也变成了：极大似然估计适用于数据大量，估计的参数能够较好的反映实际情况；而贝叶斯估计则在数据量较少或者比较稀疏的情况下，考虑先验来提升准确率。 预知识 为了更好的讨论，本节会先给出我们要解决的问题，然后给出一个实际的案例。这节不会具体涉及到极大似然估计和贝叶斯估计的细节，但是会提出问题和实例，便于后续方法理解。 问题前提 首先，我们有一堆数据...

k-d树（k-dimensional树的简称），是一种分割k维数据空间的数据结构。主要应用于 多维空间关键数据的搜索 （如：范围搜索和最近邻搜索）。 应用背景 SIFT算法中做特征点匹配的时候就会利用到k-d树。而特征点匹配实际上就是一个通过距离函数在高维矢量之间进行相似性检索的问题。针对如何快速而准确地找到查询点的近邻，现在提出了很多高维空间索引结构和近似查询的算法，k-d树就是其中一种。 索引结构中相似性查询有两种基本的方式：一种是范围查询（range searches），另一种是K近邻查询（K-neighbor searches）。范围查询就是给定查询点和查询距离的阈值，从数据集中找出所有与查询点距离小于阈值的数据；K近邻查询是给定查询点及正整数K，从数据集中找到距离查询点最近的K个数据，当K=1时，就是最近邻查询（nearest neighbor searches）。...

PCA PCA的思想 PCA顾名思义，就是找出数据里最主要的方面，用数据里最主要的方面来代替原始数据。具体的，假如我们的数据集是 \(n\) 维的，共有 \(m\) 个数据 \((𝑥(1),𝑥(2),...,𝑥(𝑚))\) 。我们希望将这 \(m\) 个数据的维度从 \(n\) 维降到 \(n'\) 维，希望这 \(m\) 个 \(n'\) 维的数据集尽可能的代表原始数据集。我们知道数据从 \(n\) 维降到 \(n'\) 维肯定会有损失，但是我们希望损失尽可能的小。那么如何让这 \(n'\) 维的数据尽可能表示原来的数据呢？ 我们先看看最简单的情况，也就是 \(n=2\) ， \(n'=1\) ,也就是将数据从二维降维到一维。数据如下图。我们希望找到某一个维度方向，它可以代表这两个维度的数据。图中列了两个向量方向， \(u_1\) 和 \(𝑢_2\) ，那么哪个向量可以更好的代表原始数据集呢？从直观上也可以看出， \(𝑢_1\) 比 \(𝑢_2\) 好。 为什么 \(𝑢_1\) 比 \(𝑢_2\)...

模型介绍 Logistic Regression 虽然被称为回归，但其实际上是分类模型，并常用于二分类。Logistic Regression 因其简单、可并行化、可解释强深受工业界喜爱。 Logistic 回归的本质是：假设数据服从这个分布，然后使用极大似然估计做参数的估计。 Logistic 分布 Logistic 分布是一种连续型的概率分布，其 分布函数 和 密度函数 分别为： \[F(x)=P(X\le x)=\frac{1}{1+e^{-(x-\mu)/\gamma}}\\ f(x)=F^{'}(x)=\frac{e^{-(x-\mu)/\gamma}}{\gamma(1+e^{-(x-\mu)/\gamma})^2}\] 其中， \(\mu\) 表示位置参数， \(\gamma\) 为形状参数。我们可以看下其图像特征： Logistic 分布是由其位置和尺度参数定义的连续分布。Logistic 分布的形状与正态分布的形状相似，但是 Logistic 分布的尾部更长，所以我们可以使用 Logistic...

什么是自组织映射？ 一个特别有趣的无监督系统是基于 竞争性学习 ，其中输出神经元之间竞争激活，结果是在任意时间只有一个神经元被激活。这个激活的神经元被称为 胜者神经元（winner-takes-all neuron） 。这种竞争可以通过在神经元之间具有 横向抑制连接 （负反馈路径）来实现。其结果是神经元被迫对自身进行重新组合，这样的网络我们称之为 自组织映射（Self Organizing Map，SOM） 。 拓扑映射 神经生物学研究表明，不同的感觉输入（运动，视觉，听觉等）以 有序的方式 映射到大脑皮层的相应区域。 这种映射我们称之为 拓扑映射 ，它具有两个重要特性： 在表示或处理的每个阶段，每一条传入的信息都保存在适当的上下文（相邻节点）中 处理密切相关的信息的神经元之间保持密切，以便它们可以通过短突触连接进行交互 我们的兴趣是建立人工的拓扑映射，以神经生物学激励的方式通过自组织进行学习。 我们将遵循 拓扑映射形成的原则 ：“拓扑映射中输出层神经元的空间位置对应于输入空间的特定域或特征”。 建立自组织映射 SOM的主要目标是将任意维度的输入信号模式 转换...

集成学习主要分为以下几类：Bagging，Boosting以及Stacking。 传统机器学习算法 (例如：决策树，人工神经网络，支持向量机，朴素贝叶斯等) 的目标都是寻找一个最优分类器尽可能的将训练数据分开。集成学习 (Ensemble Learning) 算法的基本思想就是将多个分类器组合，从而实现一个预测效果更好的集成分类器。集成算法可以说从一方面验证了中国的一句老话：三个臭皮匠，赛过诸葛亮。 Thomas G. Dietterich 指出了集成算法在统计，计算和表示上的有效原因： 统计上的原因 一个学习算法可以理解为在一个假设空间 H 中选找到一个最好的假设。但是，当训练样本的数据量小到不够用来精确的学习到目标假设时，学习算法可以找到很多满足训练样本的分类器。所以，学习算法选择任何一个分类器都会面临一定错误分类的风险，因此将多个假设集成起来可以降低选择错误分类器的风险。 计算上的原因 很多学习算法在进行最优化搜索时很有可能陷入局部最优的错误中，因此对于学习算法而言很难得到一个全局最优的假设。事实上人工神经网络和决策树已经被证实为是一 个NP...