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数据分析与知识发现  2022, Vol. 6 Issue (9): 138-152     https://doi.org/10.11925/infotech.2096-3467.2021.1317
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基于图书目录注意力机制的读者偏好分析与推荐模型研究
王代琳1,刘丽娜2(),刘美玲2,刘亚秋2
1东北林业大学图书馆 哈尔滨 150040
2东北林业大学信息与计算机工程学院 哈尔滨 150040
Reader Preference Analysis and Book Recommendation Model with Attention Mechanism of Catalogs
Wang Dailin1,Liu Lina2(),Liu Meiling2,Liu Yaqiu2
1Northeast Forestry University Library, Harbin 150040, China
2College of Information and Computer Engineering, Northeast Forestry University, Harbin 150040, China
全文: PDF (3008 KB)   HTML ( 45
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 

【目的】 为解决现有推荐算法因忽略读者对于图书目录的关注而导致推荐准确度不高的问题,本文提出一种基于图书目录注意力机制的读者偏好分析方法及其个性化推荐模型IABiLSTM。【方法】 根据图书标题和目录内容提取图书的语义特征:利用BiLSTM网络捕获文本的长距离依赖和语序上下文信息,使用双层Self-Attention机制增强图书目录特征更深层次的语义表达;分析读者历史浏览行为,使用兴趣函数拟合量化读者兴趣度;将图书的语义特征和读者兴趣度相结合生成读者偏好向量,计算候选图书语义特征向量和读者偏好向量的相似度预测评分并完成个性化图书推荐。【结果】 使用MSE、Precision、Recall三项指标对模型进行考察,当N=50时,豆瓣数据集上结果分别为1.1%、89.1%、85.2%,Amazon数据集上结果分别为1.2%、75.2%、72.8%,优于对比模型。【局限】 仅在豆瓣读书和Amazon两个数据集上进行了模型验证,在其他数据集上的泛化性能有待进一步验证。【结论】 本文通过提高对图书目录的注意力关注度和对读者历史浏览交互行为的分析,有效表达读者的兴趣偏好,对图书推荐准确度的提升起到了重要作用。所提模型不仅适用于基于图书内容和读者浏览行为的推荐任务,在其他常见的自然语言处理任务中也有借鉴意义。

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作者相关文章
王代琳
刘丽娜
刘美玲
刘亚秋
关键词 浏览行为图书目录注意力读者偏好个性化推荐BiLSTM    
Abstract

[Objective] This paper proposes a new reader preference analysis method as well as a personalized book recommendation model (IABiLSTM), aiming to improve the accuracy of the existing algorithms. [Methods] First, we extracted the semantic features of books according to their titles and catalog contents. We used the BiLSTM network to capture the long-distance dependency of the texts and word order context information. We also utilized the Two-layer Self-Attention mechanism to enhance the deeper semantic expression of book catalog features. Then, we analyzed readers’ historical browsing behaviors, which were quantified with interest function. Third, we combined the semantic features of books with readers’ interests to generate their preference vector. Fourth, we calculated the similarity between the vectors of candidate books’ semantic features and readers’ preferences, and predicted the scores for personalized book recommendation. [Results] We examined our model on Douban Reading and Amazon datasets, and set the N value as 50. The MSE,Precision and Recall reached 1.1%, 89.1%, and 85.2%, on the Douban data, while they were 1.2%, 75.2%, and 72.8% with the Amazon data. These performance were better than those of the comparison model. [Limitations] More research is needed to examine our model with other datasets. [Conclusions] The proposed model improves the accuracy of book recommendation, and benefits common NLP tasks.

Key wordsBrowsing Behavior    Book Catalog Attention    Reader Preference    Personalized Recommendation    BiLSTM
收稿日期: 2021-11-18      出版日期: 2022-10-26
ZTFLH:  G250  
基金资助:*国家自然科学基金项目(61702091)
通讯作者: 刘丽娜,ORCID:0000-0002-1601-3290     E-mail: lln@nefu.edu.cn
引用本文:   
王代琳, 刘丽娜, 刘美玲, 刘亚秋. 基于图书目录注意力机制的读者偏好分析与推荐模型研究[J]. 数据分析与知识发现, 2022, 6(9): 138-152.
Wang Dailin, Liu Lina, Liu Meiling, Liu Yaqiu. Reader Preference Analysis and Book Recommendation Model with Attention Mechanism of Catalogs. Data Analysis and Knowledge Discovery, 2022, 6(9): 138-152.
链接本文:  
https://manu44.magtech.com.cn/Jwk_infotech_wk3/CN/10.11925/infotech.2096-3467.2021.1317      或      https://manu44.magtech.com.cn/Jwk_infotech_wk3/CN/Y2022/V6/I9/138
Fig.1  读者偏好模型IABiLSTM
Fig.2  编码结构
Fig.3  LSTM原理
Fig.4  Self-Attention机制
数据集 用户数 图书数 评价记录 评价等级 评价稀疏度%
豆瓣读书 408 610 3 210 1,…,5 98.71
Amazon 514 916 4 500 1,…,5 99.04
Table 1  数据集信息
BookId 书名 目录
30293801 Python
深度学习
第1章 什么是深度学习1.1 人工智能、机器学习与深度学习1.1.1 人工智能1.1.2 机器学习1.1.3 从数据中学习表示1.1.4 深度学习之“深度”1.1.5 用三张图理解深度学习的工作原理1.1.6 深度学习已经取得的进展1.1.7 不要相信短期炒作1.1.8 人工智能的未来1.2 深度学习之前:机器学习简史1.2.1 概率建模 1.2.2 早期神经网络1.2.3 核方法1.2.4 决策树、随机森林与梯度提升机1.2.5 回到神经网络1.2.6 深度学习有何不同1.2.7 机器学习现状1.3 为什么是深度学习,为什么是现在1.3.1 硬件1.3.2 数据1.3.3 算法1.3.4 新的投资热潮 1.3.5 深度学习的大众化1.3.6 这种趋势会持续吗
26883982 Deep
Learning
第1章 引言1.1 本书面向的读者 1.2 深度学习的历史趋势 1.2.1 神经网络的众多名称和命运变迁 1.2.2 与日俱增的数据量 1.2.3 与日俱增的模型规模1.2.4 与日俱增的精度、复杂度和对现实世界的冲击第 1 部分 应用数学与机器学习基础第 2 章 线性代数2.1 标量、向量、矩阵和张量2.2 矩阵和向量相乘2.3 单位矩阵和逆矩阵2.4 线性相关和生成子空间2.5 范数2.6 特殊类型的矩阵和向量2.7 特征分解2.8 奇异值分解2.9 Moore-Penrose 伪逆2.10 迹运算2.11 行列式2.12 实例:主成分分析
35013197 深度学习
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Table 2  豆瓣读书-图书数据
UserName BookId 评论时间 评价等级 浏览时间/分钟 浏览行为 其他阅读
FLCL 30293801 2018/10/27 5 4.8 K/S 26883982/26852315/25658468
lisa 26883982 2017/8/4 5 5.1 K/S 26840215/26727997
飞林沙 35013197 2020/8/14 5 6.1 S/C 26883982/24703171/27087503
似水流年 30385709 2020/5/28 5 5.5 K/C/S 1139336/1767741/16254569
lovevfp 10546125 2016/7/22 5 4.6 K 26351021/25458965/26358954/25653214
云天 10546125 2019/8/21 5 4.9 S/K/C 12051836/12564875/25653214
这么近,那么远 1444656 2016/4/2 3 2.9 N 1101524/12124514/45256325/36254785
喜欢鱼的小肉汪 4831448 2017/1/19 4 4.1 K/S 4843567/2287506/1610233
悟空 4831448 2015/2/13 4 5.3 K/S 2287506/23546521/58412632
TimeMaste 26663605 2020/6/7 5 3.8 C 15233695/10426640
yangong 26663605 2018/6/28 4 3.6 N 26767354/26586554
贫道 26340543 2015/10/11 3 2 N 4746407/47584125
无名 20390374 2015/5/20 3 4.8 N 26772632/26663605
夏夜寂寞轻注销 19952400 2020/2/20 5 4.3 K/S 35391618/26681685
Martin 19952400 2017/8/30 5 6 K/S 20432061/20390374
幸运小魔头 1885170 2016/3/5 4 4.6 N 27096665
李星云 1139426 2020/7/12 5 5.1 K/C/P 25859528/19952400
昊天 35126508 2020/10/11 4 2.8 N 35218199/35652145/65124532
Table 3  豆瓣读书-读者浏览行为数据
Fig.5  注意力热力图
标题(书名) 目录 浏览行为 Precision@50/%
73.3
81.2
81.3
83.1
84.5
86.0
Table 4  豆瓣读书数据集上的消融实验
Self-
Attention
豆瓣读书 Amazon
Precision@50
/%
Recall@50
/%
Precision@50
/%
Recall@50
/%
89.1 85.2 75.2 72.8
86.0 80.7 70.8 69.2
Table 5  有无自注意力机制对比
BPR-MF Item-KNN GRU4Rec DIN Ours
(有目录)
Ours
(无目录)
1.7 1.5 1.2 1.2 1.2 1.5
Table 6  目录数据MSE性能评价
Fig.6  MSE性能评价
Fig.7  对比实验的准确率
Fig.8  对比实验的召回率
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