推荐系统--矩阵分解(4)

推荐系统–矩阵分解(1)
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推荐系统–矩阵分解(4)
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7 基于情感分析的矩阵分解

7.1 引入

【摘要】推荐系统旨在基于丰富的信息预测用户的偏好，例如用户评分、人口统计和评论。尽管评论比评级更稀疏，但它们提供了有关用户真实偏好的更详细和可靠的信息。目前，评论通常用于提高推荐系统的可解释性。在本文中，我们提出了基于情感的具有可靠性的矩阵分解（SBMF+R）算法来利用评论进行预测。首先，我们开发了一种情感分析方法，使用一种新的基于星的字典构建技术来获得情感分数。其次，我们设计了一个结合用户一致性和评论反馈的用户可靠性度量。第三，我们将用户评分、评论和反馈纳入概率矩阵分解框架进行预测。对八个亚马逊数据集的实验表明，SBMF+R 比最先进的算法更准确。

核心思想：分析发现，用户评论和用户评分存在一定的偏差（图1所示），为此我们将用户评论转换为情感分数，将用户评分、评论和反馈纳入概率矩阵分解框架进行预测。
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7.2 评论的情感分析

在第一阶段，我们从评论文本构建基于星级的情感词典。表 2 显示了从基于星的字典中选择的一些具有情感分数的单词。基于星级的意思是我们在情感词的分类中考虑评分星级。我们的直觉是 5 星的评论主要传达积极的情绪，反之亦然。
因此，评论中的关键词应该符合评论的整体情绪。我们设计了两种构建字典的技术。大多数现有的情感词典只用二个值（正或负）标记单词。我们根据不同的情绪强度分配不同的分数以获得更准确的结果。同一个词可以对不同类别的产品表达不同的情感。因此，我们为每个类别构建了一个不同的字典来缓解这个问题。
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否定可用于拒绝或拒绝语句。我们考虑两种类型的否定反转来检查是否应该调整情绪分数。一种否定完全颠倒了情绪的极性。例如，如果我们假设“舒适”的分数是+1，那么“不舒服”的分数就反转为-1。另一种类型的否定是非常积极（否定）的形容词，它稍微颠倒了极性。例如，如果我们假设“优秀”的分数是+2，那么“不优秀”的分数乘以-0.5 到1。
情态是在句子中嵌入可能性、必要性或能力的语法表达。它通过情态动词如“maybe”、“certainly”和“may”在语法上表达。我们采用并考虑减弱情感强度的情态动词的方法。因此，出现在情态范围内的情感词乘以0.5以抑制其强度。
表 3 显示了否定和模态操作后的最终情绪分数。
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7.3 SBMF

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考虑情感分数的矩阵分解优化目标函数为：

$L(θ)=∑u,iIui[(rui−puTqi)2]+∑u,iIui[(Sui−puTqi)2]+λ(∥pu∥F2+∥qi∥F2)L(\theta)=\sum_{u, i} I_{u i}\left[\left(r_{u i}-p_{u}^{T} q_{i}\right)^{2}\right]+\sum_{u, i} I_{ui}\left[\left(S_{ui}-p_{u}^{T} q_{i}\right)^{2}\right]+\lambda(\|p_u\|_{F}^{2}+\|q_i\|_{F}^{2})$
注意：为了保持上下文符号统一，图中的 $S_{ij}$ 在公式中用 $S_{ui}$ 替换了。

7.4 SBMF+R

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只有少数作者讨论了评分或评论在预测任务中是否更可靠。我们同时考虑用户一致性和评论反馈作为可靠性衡量标准。然后我们计算每个评级的可靠性度量，为它们分配个性化的权重。
我们将用户 $u$ 的评分向量表示为 $ru=[ru1,…,run]r_u = [r_{u1}, \dots, r_{un}]$ 。设 $Su=[Su1,…,Sun]S_u = [S_{u1}, \dots, S_{un}]$ 是我们使用情感分析计算的用户情感得分向量。用户 $u$ 的一致性定义为用户评分向量与用户情感得分向量之间的欧氏距离 $C_u$ 。评分和评论之间的距离越大，用户的一致性越低。用户一致性定义为
$Cu=∑i=1n(Rui−Sui)2C_{u}=\sqrt{\sum_{i=1}^{n}\left(R_{ui}-S_{ui}\right)^{2}}$
除了用户一致性之外，我们还会考虑每条评论的有用性。大多数电子商务网站都允许用户以赞成或反对的方式提供评论反馈。此反馈被视为评论的有用性，反映了评论的真实性。因此，我们使用正面反馈作为评论的有用性。一些研究人员提出自动评估每个评论的反馈。让 $F_{ui}$ 和 $F_{ui}^P$ 表示用户 $u$ 对项目 $t_i$ 评论的总票数和正面票数。然后，评论 $H_{ui}$ 的有用性由下式给出：
$H_{ui}=F_{ui}^{P} / F_{ui}$
让 $W_{ui}$ 表示用户 $u$ 对项目 $t_i$ 的评论的可靠性。那么评分 $r_{ui}$ 的可靠性因子为：
$Wui=Hui1−CuW_{ui}=\frac{H_{ui}}{1-C_{u}}$
类似地，情感得分 $S_{ui}$ 的可靠性因子是 $1 − W_{ui}$ 。我们将可靠性区间归一化为 [0, 1]。使用可靠性估计，我们最终获得每个评级的个性化权重。
我们根据其可靠性为评分和评论分配不同的权重。计算可靠性因子 $W_{ui}$ 后，误差平方和目标函数由下式给出：
$L(θ)=∑u,iIui[Wui(rui−puTqi)2]+∑u,iIui[(1−Wui)(Sui−puTqi)2]+λ(∥pu∥F2+∥qi∥F2)\begin{aligned} L(\theta)=&\sum_{u, i} I_{u i}\left[W_{ui}\left(r_{u i}-p_{u}^{T} q_{i}\right)^{2}\right] \\ &+\sum_{u, i} I_{ui}\left[(1-W_{ui})\left(S_{ui}-p_{u}^{T} q_{i}\right)^{2}\right]+\lambda(\|p_u\|_{F}^{2}+\|q_i\|_{F}^{2}) \end{aligned}$