解读：阿里文娱搜索算法实践与思考

Posted 2021-07-04 卓寿杰SoulJoy

参阅 https://mp.weixin.qq.com/s/7hvYdOTnnw5pDDMx6N66Uw

1、搜索算法大图

上图中的右图是整个阿里文娱搜索算法的大图，通过这里的介绍作者希望大家对视频搜索技术有一个全貌的理解，方便大家对后面内容的理解。

• 意图
  作者这里主要讲了QP服务。QP服务在排序中的作用：首先在意图层面，会把用户意图细粒度的切分出来，对 query 的各个意图做成分分析，比如说 query 是"乡村爱情赵四跳舞"，经过 QP 服务的成分分析后，判断乡村爱情属于一个节目名，赵四属于角色，跳舞是一个动作。

• 排序和多媒体相关性
  这两个内容后面再详细介绍。

• 内容召回和技术
  主要是多媒体内容的理解，为什么要做多媒体内容理解，因为视频内容传递的信息非常丰富，不可能用文本标题全面表述，用户在搜索时表达需求差异非常大，存在语义鸿沟，各个业务的搜索都存在语义鸿沟，视频搜索中的鸿沟更大，所以不能把视频当成黑盒直接用标题概述。我们的问题是从什么维度去理解视频？得益于深度学习在各个领域的全面发展，现在有能力做相关技术，包括 OCR/ASR，对话的理解，通过 CV 的技术对人物、动作、物体的元素级的结构识别，视频的指纹，实体关联，比如某个视频是属于哪个 ip ( 电视剧/电影等 )。基于这些相关技术，不仅仅只是做标题的文本匹配，与相关性匹配密切的关联起来，能更好的帮助理解视频和视频间的关联关系。

• 数据
  有实体的关系数据，能够通过技术挖掘这种关系；内容组织，通过图谱聚合、时效聚合、内容聚合，把内容聚合成更方便用户浏览的聚合形态。

2、排序

2.1 搜索相关性

这部分定义到一些具体的 query 和 doc 上，理解能够更全面一些。如上图：

• 第一类 query，"佟丽娅主演的电视剧远大前程"和 doc 在文本上没有直接关系。只有通过内容理解的方式才能把这个 query 和 doc 关联上。

• 第二类 query，"法不容情国语"和对应的 doc 没有关系，要结合 NER 和内容理解的方式才能更准确，对 doc 的意图理解更好。

• 第三类是语义层面的匹配，相关性这一块是需要多个层次的匹配的。

下面分为4个层次详细分析：

1. 基础特征。比较通用的是 term weight 和匹配矩阵，通过基础特征能够把文本匹配做的比较好。
2. 知识特征。对于知识特征的匹配需要其他辅助信息的补充才能做好的，首先通过内容理解的方式把 UPGC 视频中的一些元数据补充上去，利用 NER 等技术把视频的标题等成分识别准确。在这些基础之上，我们做 query 和 doc 之间的结构化的知识匹配，这块体验能够做的更好。
3. 后验特征。包括基于 query 点击的应用判断，知识结合做意图判断，意图和 doc 的匹配，Query_Anchor 是从 doc 维度统计的，哪些 query 是和 doc 是有关系的，能做一些文本的补充和意图补充，这种补充不是纯粹的统计，而是基于浏览模型，比如 UBM 和 DBN 等一些点击浏览的模型，(参阅《基于位置的点击模型》)去消除文本、吸引度的偏差，提高满意度，后面在相关性特征还会详细的去讲一下。
4. 语义。主要解决语义匹配，视频搜索存在很大的语义鸿沟，DSSM 表征的 sentence 级别的语义向量去做匹配，这块是会在相关性层面去做。BERT 这一块是做知识蒸馏的方式，这块计算太复杂了，在排序层做的。SMT（机器翻译统计模型）不是在相关性和排序层面去使用的，是语义的扩展和 query 的改写，能丰富语义内容的召回。点击行为也是做一些语义层面的改写扩展。

2.2 相关性数据集构建和特征体系

左图是相关数据集的构建流程，方式是采用 active learning 的思想去提升标注效率和质量，降低标注的成本。右图是相关性算法的主要特征（太模糊了。。。）

2.3 语义匹配

阿里文娱上线了一个 sentence 级别的语义匹配模型

上图比较模糊，我理解模型结构就是把doc拆成sentence粒度的，做向量表示。再把sentence顺序的送入LSTM，每步的输出结果向量相加，得到doc的向量表示。

该模型比较简单，有一个好处是，doc 端的特征是可以离线计算的，可以在相关性层面快速高效的去做语义上的计算，确保基本的语义内容能够被召回，能够排到前面去，能够送到上层的重排序服务上。

2.4 排序特征体系

排序特征体系，包括各个业务领域类的，基础匹配类的，query 统计类的。有一些是视频平台特有的，比如说实时的动态的处于宣发周期的一些特征，对控制节目的排序，可播性，宣发的效果是特别有帮助的；另外，内容质量的评估对视频平台是非常重要的，优酷的人工智能部有一个非常给力的 CV 团队，提供基于视频这种无参考质量的评价框架，能够对低层次的一些特征，比如对比度，亮度，中等的模糊块效应的失真，并综合各种画面质量去解决 UPGC 视频失真，模糊质量评价的难点，能够从视觉层面去理解视频，还有封面图/标题的质量去评判，可以很好的区分好视频和差视频。

在用户层面，用户行为的表征在很多宽泛搜索里都会应用，比如用户在频道页的搜索排序，OGC（Occupationally-generated Content，品牌生产内容）节目宽泛意图的检索场面，用的会比较多。因为在很多通用的搜索中，这种宽泛意图的比率比较大。

2.5 表征学习

阿里文娱和达摩院一起把表征学习在视频搜索落地的方案。

上图是表征学习的模型，第一层是特征预编码的编码层，用视频元素、搜索意图、用户，这3类特征去分析。

• 在用户维度，又划分了用户 id 和用户观看视频的序列；
• 在搜索意图维度，有搜索的 id，搜索词的视频表达和文本编码的表达。
• 在视频层，包括视频统计特征、视频播放点击量、视频文本编码、视频在整个 session 期间和其他视频的关系数据，来构建这些不同的特征域。

在第2层和第3层，这2个不同特征域之间的网络结构是相互独立的，通过稀疏的编码优化能够全链接到第1层。可以对高维特征进行降维，把高维特征信息投影到低维的向量空间中。

第4层把不同域的表征信息，内部的编码，综合到一起，形成一个综合的多模态的向量融合，再经过上面的2层的全链接实现搜索用户意图和搜索视频维度的排序。

在上线后同样看到了一些问题：这种单一目标的排序模型，它的优化目标是 ts（观看时长），就会忽略一些基本体验。比如，相关性约束对整个体验来说不一定在提高用户体验，可能在头部的一些效果上，我们行为比较多的一些搜索 query 上体验是提升了，但是中长尾的一些效果上其实是比较难以保证的，所以后面我们也是做了不同的尝试，把表征学习和其它的一些维度的排序效果相融合。

2.6 多目标 Deep LTR

上图为阿里文娱在排序方面的一些实践，多目标的深度排序学习。这里的多目标包括：相关性目标，rank 的 loss，entity loss，即要确保涵盖相关性技术体验的 loss，分发效率的排序 loss，实体匹配上的 loss。

样本标注方面要综合时长和播放完成比，如果我们按照存点击数据，很多情况是和 ts 目标不一致的。如果只考虑视频时长，那么长视频就会被放在前面，如果只考虑播放完成比，那么短视频就会被放在前面，因为短视频就几十秒，很快就能播放完，长视频几十分钟，有的几个小时，不容易看完。所以我们会综合时长和播放完成比，对时长做分段的处理，在相同时长下作横向比较，形成一个不同时长视频的 label 分级，引导目标去学习。

这里正负样本采样比例1:8，是通过不断迭代调整的结果，并没有一个通用的方法。

3. 多模态视频搜索

阿里文娱的多模态视频搜索上实践：视频很长，覆盖的范围很广，用表征的方式不容易覆盖那么多丰富的内容的，所以对工业界的视频搜索，不是端对端的解决方案，现在的做法是将视频模态信息通过降维的方式，都转换成文本的模态，对视频内容做细粒度的内容拆解，将图像，动作，人物，声音这些背景信息，通过 CV 检测方法识别出来，去做标签化，去完成降维。另外一种降维的方式是通过 OCR 和 ASR，光学文本的识别和语音识别的技术将视频中的对话信息转化成文字，关键字和主题的抽取，再去形成事件的分析和概念主题的理解。

一个完整的视频可以分出不同的片段，然后形成 shot，关键帧，关键元素，通过对关键元素的分析，可以把动作场景人物做一些识别。举个例子，如上图，通过人脸识别可以识别出这个片段中出现了哪些人，"周六夜现场"能检测出岳云鹏，陈赫；"晓说"能检测出高晓松，通过 OCR/ASR 可以把视频中的对话结构化出来，然后做一些关键词的抽取。

如上图，从视频标题看是陶瓷，对文本进行分析理解，在分析理解时，会有一个难点：这么多文字，需要一个完整的实体知识库，但视频内容涉及的领域非常广，包含全行业的丰富的实体。

抽取核心内容的元素，比如"伯特格尔"是谁，是个人物，“塞夫勒”，“麦森"这些地名需要理解，以及实体链接和实体之间的关系的推理。这个视频是介绍欧洲陶瓷发展历史的，欧洲陶瓷是从哪里开始的，是从"塞夫勒"开始，是由"伯特格尔"这个炼金师发现出来的，很多对话内容是通过主体引用，要理解指代的实体，上下文引用的主体是需要识别出来的；另外一个就是实体之间的关系，比如"塞夫勒”、"麦森"是欧洲的城市，和中国，日本是什么关系，这种实体之间的关系是需要有的，否则对讲的什么事情是很难理解的，需要知识图谱辅助。在实体知识库的支撑下，候选的关键字通过分类模型得到关键字分级，分成核心关键词，相关关键词，提及的关键词，分完级之后，在相关性匹配上做的更有针对性。

前面是视频理解的方式，如右图视频标题是李健 -《风吹麦浪》( 春晚歌曲 )，但是他是和孙俪一起唱的，标题里没有孙俪，用户经常搜索的内容是"孙俪李健合唱的风吹麦浪"， 需要通过人物识别的方式把视频中的关键人物识别出来。在视频搜索中，需要多模态信息的辅助的，才能提高搜索准确率。左边是"甄缳传"，通过视频元素级识别，可以把关键人物识别出来，并且可以把人物和角色，人物和 ip 之间的关系获取出来，检索时可以将具体人物出现的关键位置检索出来，以及台词，歌词，内容关键的一个场景的起止时间，如果用户在搜索"甄子丹的打斗视频"，我们有相应的内容视频的聚合数据，用户可以搜到开始打斗的起始时间的。

（这部分感觉只是讲个理念上可行的方案，但是具体什么做没有详细讲，有些虚了 == ）