项目简介

推荐系统是机器学习在工业界的重要应用,本教程将带你使用 PyTorch 实现一个基础的协同过滤模型。通过本项目,你将掌握以下技能:

  • 用户-物品评分矩阵构建 ✅
  • 矩阵分解算法实现 🧠
  • 模型训练与评估流程 📈
  • 实时推荐效果优化技巧 🔧

实现步骤

  1. 数据准备
    使用 MovieLens 数据集(点击查看数据集)或自定义评分数据

    数据示例

    图:典型评分数据格式展示

  2. 模型设计
    创建用户和物品的隐向量空间,通过以下公式计算预测评分:
    $$ \hat{r}_{iu} = p_i^T q_u $$

    模型结构

    图:协同过滤模型结构图

  3. 训练流程

    • 初始化用户和物品的嵌入向量 🔄
    • 通过均方误差损失函数优化参数 🔍
    • 使用 Adam 优化器进行梯度下降 📉
    • 添加正则化项防止过拟合 ⚖️
  4. 评估指标

    • RMSE(均方根误差) 📊
    • MAE(平均绝对误差) 📈
    • AUC-ROC 曲线分析 📈
      评估可视化

      图:推荐系统评估结果可视化

扩展学习

项目亮点

可扩展性:支持冷启动、动态更新等进阶功能
可视化工具:集成 TensorBoard 监控训练过程
优化技巧:包含负采样、分布式训练等实践方案
实际应用:可直接部署到 Flask/Django 后端服务

通过本项目实践,你将能够构建一个基础的推荐系统,并为后续学习深度学习推荐模型(如 Neural Collaborative Filtering)打下坚实基础。