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From Bootstrapping to Sequence Modeling: A Unified Generative Framework for Personalized Landing-Page Modeling

Fan Li, Chang Meng, Jiaqi Fu, Shuchang Liu, Tianke Zhang, et al. (9 人)

将个性化着陆页选择(PLPM)建模为序列决策问题,用 Decision Transformer 捕捉跨会话长程依赖,避免马尔可夫假设和 TD 自举误差。通过 L-RTG 模块提供日级全局消费目标,HRM 模块分解会话奖励以消除信用模糊,实现日级轨迹的统一生成。

Decision TransformerOffline Reinforcement LearningPage NavigationLong-Horizon Credit AssignmentConstrained Optimization
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核心思路

传统 CQL 方法在着陆页推荐中存在马尔可夫假设失效和 TD 学习自举误差累积问题。本文提出 GLAN,将 PLPM 形式化为序列建模任务,采用 Decision Transformer 直接建模日内会话轨迹,避免自举误差与 Markov 限制。同时设计两个关键模块:L-RTG 预测用户日总消费时间作为全局回报指引,HRM 将会话奖励分解为页面级消费与跳出风险,提供精确局部监督,二者协同提升长期指标。

整体实现思路

在线服务流程:

  • 每日首次登录:
    1. L-RTG 模块预测当天预期总 app 使用时间,作为初始 RTG R_1。
    2. 初始化轨迹列表 τ 为空。
  • 每次 app 进入(新会话): 3. 根据当前状态 s_t、剩余 RTG R_t 和历史轨迹 τ_{<t},GLAN(因果 Transformer)自回归输出动作 a_t(选择落地页:Following/Explore/Featured)。 4. 执行动作,用户会话结束,收集行为日志。 5. HRM 模块根据会话日志计算精细化奖励 r_t = (1 - ŷ_sw) * Σ_j Ť_j。 6. 更新剩余 RTG:R_{t+1} = R_t - r_t。
  • 重复步骤 3-6 直至当日不再有会话。

离线训练三阶段:

  1. 训练 L-RTG:利用历史 30 天序列(daily session freq & usage time)预测下一天使用时间与频次,带约束优化。
  2. 训练 HRM:从日志中提取页面消费时长与跳出标签,监督多任务学习。
  3. 训练 GLAN(DT):用 HRM 为每条离线轨迹计算逐会话奖励,构建完整 (R_t, s_t, a_t) 序列,以教师强制方式训练动作预测。

子模块实现(可复现细节)

1. L-RTG 模块:日级 RTG 预测

输入:

  • 用户特征 x_i(年龄、地域、活跃度等),统计特征 t_i(7/30 天消费统计),历史行为序列 se_i = {v_{i,1},..., v_{i,L}},L=30 天,每个 v_{i,t} 包含当日会话频次 y_session 和总使用时间 y_wt。
  • 标签:下一天的 y_wt_i 和 y_session_i。

输出:预测值 ŷ_wt_i(用作初始 RTG R_1)和 ŷ_se_i(仅辅助训练)。

架构:

  1. 嵌入层:用户特征 x_i 和统计特征 t_i 分别经 embedding 得到 e_x_i, e_t_i,拼接为上下文嵌入 e_context_i = Concat(e_x_i, e_t_i)。
  2. 历史序列嵌入:H_i = transform(se_i) ∈ R^{L×d},d 为嵌入维度。
  3. 周期感知注意力:
    • 查询:q_i = e_context_i W_Q ∈ R^{d_k}
    • 键:K_i = H_i W_K ∈ R^{L×d_k}
    • 周期偏置:b_period[t] = B_week[Δ_t mod 7] + B_dist[bucket(Δ_t)],B_week ∈ R^7, B_dist ∈ R^B(B 为时间分桶数,非均匀)。
    • 注意力分数:w_i = (q_i K_i^T)/√d_k + b_period
    • 聚合值:V_i = H_i W_V ∈ R^{L×d_v},输出序列表示 e_p_i = softmax(w_i)·V_i。
  4. 用户表示:u_i = Concat(e_context_i, e_p_i)。
  5. 序列动态建模:对 H_i 加绝对位置编码 P,送 Transformer Encoder 得 H_i^d,再经 AttentionPooling 得趋势向量 e_d_i。
  6. 自适应门控(MoE 风格):
    • 从 u_i 生成 M 个专家 {d_i_m}_{m=1}^M(如 MLP)。
    • 两个任务(wt, se)各有门控:g_i^k = Softmax(W_g^k (e_d_i || u_i) + b_g^k),W_g^k ∈ R^{M×d}, b_g^k ∈ R^M。
    • 输出组合:z_i^k = Σ_m g_i^k(m)·d_i_m。
  7. 任务塔:ŷ_wt_i = softplus(h_wt(z_i^wt)),ŷ_se_i = softplus(h_se(z_i^se))(保证非负)。

训练损失(约束优化): 主损失:Huber 损失(δ 阈值)

L_wt = huber(y_wt_i, ŷ_wt_i) = {
  0.5*(y - ŷ)^2          if |y-ŷ| ≤ δ
  δ*(|y-ŷ| - 0.5δ)      else
}

约束:

  • L_se = MSE(y_se_i, ŷ_se_i)
  • 结构一致性损失:L_rel = [ŷ_wt_i - a·ln(1+ŷ_se_i) - b]^2,其中 a,b 从数据统计拟合(见图 2(a))。

Lagrangian 对偶问题:

min_Θ max_{λ_se,λ_rel≥0} L_wt_bar + λ_se*(L_se_bar - ε_se) + λ_rel*(L_rel_bar - ε_rel)

对偶变量更新(EMA 平滑):

̃L_k ← ρ·̃L_k + (1-ρ)·L_k_bar    (k∈{se, rel})
λ_k ← clip([λ_k + η_λ*(̃L_k - ε_k)]_+, 0, λ_max)

超参:δ(Huber 阈值),ε_se, ε_rel,η_λ,ρ,λ_max。

推理:仅使用 ŷ_wt_i 作为当天初始 RTG R_1。

2. HRM 模块:会话级分层奖励

输入:

  • 用户特征 x_i,上下文特征 c_i(实时日内消费统计、关注博主直播数、当日已进入次数等),会话特征 v_i,落地页嵌入 k_i。
  • 标签:Y_i = {T_i^1, T_i^2, T_i^3, y_sw_i},其中 T^j 为第 j 类页面(可能对应 Featured/Explore/Following)的消费时长,y_sw∈{0,1} 表示是否快速离开落地页(若落地页停留时长 < τ,则 y_sw=1,τ 为阈值)。

输出:预测值 Ť_i^j (j=1,2,3) 和 ŷ_sw_i,组合为奖励 r_i = (1-ŷ_sw_i)·Σ_j Ť_i^j。

架构:

  1. 嵌入:所有特征通过对应 embedding 表得到 e_x_i, e_c_i, e_v_i, e_k_i,维度均为 d。
  2. 页面特征选择(目标注意力): 将 e_x_i, e_c_i, e_v_i 拼接成 F 个 field 级嵌入 e_o_i ∈ R^{F×d},使用落地页 k_i 对应参数计算注意力:
    w_i = Softmax(W_k e_k_i + b_k)  # W_k ∈ R^{F×d}, b_k ∈ R^F
    e_u_i = Σ_{j=1}^F w_i(j)·e_o_i,j
    
    然后 f_i = Concat(e_u_i, e_k_i)。
  3. MMoE 共享底层与 4 个任务塔: 4 个门控网络输出 z_1, z_2, z_3, z_sw = MMoE(f_i)。 三个时长为 softplus 激活,跳出为 sigmoid:
    Ť_i^j = softplus(h_j(z_j)), j=1,2,3
    ŷ_sw_i = σ(h_sw(z_sw))
    

训练损失:

  • 回归损失(Huber):L_reg = Σ_{j=1}^3 huber(Ť_i^j, T_i^j)
  • 跳出风险 Focal Loss(带权重 γ):
    L_sw = -1/|B| Σ_i [ y_sw_i (1-ŷ_sw_i)^γ log(ŷ_sw_i) + (1-y_sw_i) (ŷ_sw_i)^γ log(1-ŷ_sw_i) ]
    
  • 总损失:L_total = L_reg + λ·L_sw

超参:F(特征域数量),d,τ(跳出门槛),γ(focal 参数),λ(平衡系数)。

3. GLAN 主模型:Decision Transformer

轨迹表示: 每日一条轨迹 τ = (R_1, s_1, a_1, ..., R_N, s_N, a_N),其中:

  • R_t:剩余回报(float),初始由 L-RTG 提供,后续更新减法。
  • s_t:状态向量(用户实时特征 + 日内已消费统计等)。
  • a_t:离散动作 (0/1/2 对应三个页面)。

模型输入: 对每个 token 三元组,投影到 d_model 维度:

  • e_R_t = Linear_R(R_t)
  • e_s_t = Linear_s(s_t)
  • e_a_t = Embedding(a_t) 然后加位置编码或学得位置嵌入,输入 causal Transformer(仅向前注意力)。

训练:

  • 使用完整离线轨迹,以教师强制方式预测下一个 token 的动作。损失为交叉熵:
    L_act = -Σ_{t} log π_θ(a_t | R_t, s_t, τ_{<t})
    
  • RTG 在训练时按 HRM 提供的精细化奖励计算:R_t = Σ_{k=t}^N r_k。
  • 训练时可对 RTG 做归一化(如除以最大奖励等)以稳定训练。

推理:

  • 第 t 步输入当前序列 (R_1,s_1,a_1,...,R_t,s_t),Transformer 输出 a_t 的 logits,采样或 argmax 得到动作。新动作 a_t 执行后,更新 R_{t+1}=R_t - r_t,续接到序列。
  • 使用 KV‑cache 加速,每次新增一步只计算新增 token 的注意力。

超参/维度:

  • 状态 s_t 维度:取决于特征工程,典型百维级。
  • 嵌入维度 d(L-RTG 和 HRM):论文未明确,可设如 128。
  • Transformer 层数、头数、隐藏维度:在工业部署中可能较小(如 2 层,4 头,d_model=128)。
  • 序列最大长度 N:日会话数通常 < 100。

实验设置与结果

数据集:快手短视频平台真实用户日志。

  • 日级数据:两月日志,每个样本包含 30 天历史序列(日会话频次和 APP 使用时间)及次日标签。
  • 会话级数据:实时流数据,每个会话完整页面序列及页面消费时长、跳出标签(阈值 τ 依业务设定)。

指标:

  • 核心指标:DAU(日活)、LT(生命周期,30 日回头率指标计算)、APP 使用时长、观看时长、视频观看数。
  • PLPM 特化:页面跳出率(Page Drop-off Ratio)、各页面有效进入频次。
  • 平台约束:延迟(Latency)。

基线:在线基线 KAN (CQL),采用保守 Q 学习,逐小时更新。

在线 A/B 测试:

  • 持续 56 天(前 14 天 AA,后 42 天 AB),5% 流量。
  • 结果(最后 7 天均值):
指标GLAN vs Baseline
DAU+0.158%
LT+0.108%
APP 使用时长+0.369%
观看时长+0.394%
视频观看数+0.469%
页面跳出率-15.832%
整体有效页面进入频次+1.079%
延迟+0.087% (可忽略)

消融实验(在线 AB):

场景APP 使用时长观看时长视频观看数
GLAN+0.369%+0.394%+0.469%
w/o L-RTG (用历史平均 RTG)+0.137%+0.175%+0.158%
w/o HRM (用总会话时长)+0.277%+0.278%+0.404%

结论:L-RTG 缺失导致最大性能下降,表明全局目标指引至关重要;HRM 缺失也明显衰减,证明精细奖励对信用分配的必要性。

页面分配分布:

  • GLAN 降低了 Featured Page 的垄断分配比例,提升了 Explore/Following 页面的分配,同时各页面有效进入频次均提升,说明策略挖掘了更多元意图而非简单随机分发。

思考与可参考价值

局限:

  • 离线训练 DT 时依赖 HRM 标注的奖励序列,若 HRM 建模有偏,误差会传导至策略。未讨论 HRM 误差对最终策略的影响量化。
  • RTG 条件策略的 OOD 问题:用户实际消费可能严重偏离预测 RTG,导致推理时模型输入分布漂移,文中 L-RTG 采用约束优化缓解但未做 OOD 鲁棒性分析。
  • 论文未提供 DT 训练细节(如是否使用 RTG 缩放、梯度裁剪等),工业复现时需要额外调优。
  • 长周期(多日)策略未涉及,日内建模未考虑跨日影响(RTG 仅当日)。

可借鉴点:

  • 序列化决策新范式:用 Transformer 直接建模完整轨迹,替代传统 RL 自举,对电商推荐、搜索重排等存在延迟反馈和强时序依赖的场景有推广价值。
  • 分层回报分解:将粗粒度用户行为(如总时长)拆解为场地消费与跳出风险,解决信用分配模糊问题,可用于信息流混排、广告投放组合优化。
  • 带约束的 RTG 预测:通过 Lagrangian 对偶强制预测结构一致性,可推广到需同时估计多目标(如时长、互动)并保持单调关系的场景。
  • 工业部署思路:离线训练三个模型,在线仅需 DT 推理和轻量 L-RTG/HRM 调用,延迟低(+0.087%),适合高流量系统。