推荐系统论文阅读（十四)-DCN-Deep&Cross Network推荐

论文原文：

论文地址：http://xxx.itp.ac.cn/pdf/1708.05123v1

论文题目：《Deep & Cross Network for Ad Click Predictions》

一 、背景

在第四篇文章里面我们介绍了DeepFm，DeepFm把fm和和神经网络结合在一起了，在文章里面我们也提到了两种方式，一种是并行方式，另一种是串行方式。我们知道DeepFm是并行结构，FM和DNN部分是并行的，FM部分计算低阶交叉特征，DNN部分计算高级特征，最后将两部分结果合并作为最终的CTR预估值。

DeepFM

我们已经知道了并行结构怎么预估CTR了，现在来介绍一下另一种并行结构怎么实现的。

二 、模型结构

2.1 Embedding and Stacking Layer

我们考虑具有离散和连续特征的输入数据。在神经网络推荐系统中，如CTR预测，输入主要是离散特征，如“gender=male”。这些特征通常是编码为独热向量如“[ 1,0,0,0,0,0,0 ]”,但是这one-hot往往导致过度的高维特征空间大的词汇。

为了减少向量的维度，让高维稀疏的one-hot向量转换为低维稠密的向量，用embedding层操作：

从图中我们可以看到，除了离散特征外还有连续特征，连续特征的处理跟DeepFM里面的处理是不一样的，在DeepFm中，不管是连续特征还是离散特征，都是经过embedding层进行转化的，连续特征的embedding向量乘以本身的值，离散特征的embedding向量乘以1。而在DCN中，我们对连续特征对处理就是不需要经过embedding层，这一点我们也可以从模型结构图看出来，dense特征是直接进行concat操作的：

这样，我们就得到了DNN的输入向量X0，这也是后面反复会用到的向量。

2.2 Cross Network

交叉网络的核心思想是以有效的方式应用显式特征交叉。交叉网络由交叉层组成，每个层具有以下公式：

我们可以看到，不管是在哪个层，每一层的输入都会跟之前的X0计算交叉特征，这相当于使得交叉特征的程度随着层深度的增加而增大。

上面那个公式的计算方式可以用可视化的图解来理解，相信你看了上面这张图就知道计算过程是什么样子的来。多项式的最高程度（就输入X0而言）为L层交叉网络L + 1。如果用Lc表示交叉层数，d表示输入维度。然后，参数的数量参与跨网络参数为：d * Lc * 2 (w和b)。

交叉网络的少数参数限制了模型容量。为了捕捉高度非线性的相互作用，模型并行地引入了一个深度网络。

2.3 Deep Network

这一层就是DNN层了，公式自然是我们很熟悉的啦：

激活函数是Relu

2.4 Combination Layer

这一层跟DeepFM里面的最后一层的效果是一样的，也就是把两部分的输出合并到一起。

这里就没什么好解释的了，看一下损失函数吧，又是我们最熟悉的交叉熵损失函数：

用了l2正则化。

三、实验结果

四、总结

DCN能够有效地捕获有限度的有效特征的相互作用，学会高度非线性的相互作用，不需要进行人工特征工程或遍历搜索，并具有较低的计算成本。

论文的主要贡献包括：

1）提出了一种新的交叉网络，在每个层上明确地应用特征交叉，有效地学习有界度的预测交叉特征，并且不需要手工特征工程或穷举搜索。

2）跨网络简单而有效。通过设计，各层的多项式级数最高，并由层深度决定。网络由所有的交叉项组成，它们的系数各不相同。

3）跨网络内存高效，易于实现。

4）实验结果表明，交叉网络（DCN）在LogLoss上与DNN相比少了近一个量级的参数量。