33. FAT_DeepFFM (FAT-DeepFFM: Field Attentive Deep Field-aware Factorization Machine)¶

代码请参考：FAT_DeepFFM如果我们的代码对您有用，还请点个star啊~

33.1. 内容¶

模型简介
数据准备
运行环境
快速开始
模型组网
效果复现
进阶使用
FAQ

33.2. 模型简介¶

CTR(Click Through Rate)，即点击率，是“推荐系统/计算广告”等领域的重要指标，对其进行预估是商品推送/广告投放等决策的基础。简单来说，CTR预估对每次广告的点击情况做出预测，预测用户是点击还是不点击。CTR预估模型综合考虑各种因素、特征，在大量历史数据上训练，最终对商业决策提供帮助。本模型实现了下述论文中的 FAT_DeepFFM 模型：

@article{FAT-DeepFFM2019,
  title={FAT-DeepFFM: Field Attentive Deep Field-aware Factorization Machine},
  author={Junlin Zhang, Tongwen Huang, Zhiqi Zhang},
  journal={arXiv preprint arXiv:1905.06336},
  year={2019}，
  url={https://arxiv.org/pdf/1905.06336},
}

33.3. 数据准备¶

训练及测试数据集选用Display Advertising Challenge所用的Criteo数据集。该数据集包括两部分：训练集和测试集。训练集包含一段时间内Criteo的部分流量，测试集则对应训练数据后一天的广告点击流量。每一行数据格式如下所示：

<label> <integer feature 1> ... <integer feature 13> <categorical feature 1> ... <categorical feature 26>

其中<label>表示广告是否被点击，点击用1表示，未点击用0表示。<integer feature>代表数值特征（连续特征），共有13个连续特征。<categorical feature>代表分类特征（离散特征），共有26个离散特征。相邻两个特征用\t分隔，缺失特征用空格表示。测试集中<label>特征已被移除。在模型目录的data目录下为您准备了快速运行的示例数据，若需要使用全量数据可以参考下方效果复现部分。

33.4. 运行环境¶

PaddlePaddle>=2.0

python 2.7/3.5/3.6/3.7

os : windows/linux/macos

33.5. 快速开始¶

本文提供了样例数据可以供您快速体验，在任意目录下均可执行。在fat_deepffm模型目录的快速执行命令如下：

# 进入模型目录
# cd models/rank/fat_deepffm # 在任意目录均可运行
# 动态图训练
python -u ../../../tools/trainer.py -m config.yaml # 全量数据运行config_bigdata.yaml 
# 动态图预测
python -u ../../../tools/infer.py -m config.yaml 

33.6. 模型组网¶

FAT_DeepFFM 模型的组网，代码参考 net.py。模型主要组成是 Embedding 层，CENet 层，DeepFFM特征交叉层，DNN层以及相应的分类任务的loss计算和auc计算。模型架构如下：

33.6.1. CENet 层¶

FAT_DeepFFM 模型的特征输入，主要包括 sparse 类别特征。（在处理 dense 数值型特征时，进行升维与sparse 类别特征拼接） sparse features 经由 embedding 层查找得到相应的 embedding 向量。使用CENet显示地建模特征之间的依赖关系。CENet网络结构如下图所示：

根据网络结构图，通过CENet的注意力机制有选择性地突出信息特征并抑制不太有用的特征，公式如下所示：

33.6.2. DeepFFM层¶

DeepFFM网络结构如下图所示：

使用FFM对特征的不同field的关系进行建模，计算公式如下所示：

33.6.3. Loss 及 Auc 计算¶

为了得到每条样本分属于正负样本的概率，我们将预测结果和 1-predict 合并起来得到 predict_2d，以便接下来计算 auc。
每条样本的损失为负对数损失值，label的数据类型将转化为float输入。
该batch的损失 avg_cost 是各条样本的损失之和
我们同时还会计算预测的auc指标。

33.7. 效果复现¶

为了方便使用者能够快速的跑通每一个模型，我们在每个模型下都提供了样例数据。如果需要复现 README 中的效果,请按如下步骤依次操作即可。在全量数据下模型的指标如下：

模型	auc	batch_size	epoch_num	Time of each epoch
FAT_DeepFFM	0.803+	1000	1	约 3.5 小时

确认您当前所在目录为 PaddleRec/models/rank/fat_deepffm
进入 PaddleRec/datasets/criteo 目录下，执行该脚本，会从国内源的服务器上下载我们预处理完成的criteo全量数据集，并解压到指定文件夹。

cd ../../../datasets/criteo
sh run.sh

cd - # 切回模型目录
# 动态图训练
python -u ../../../tools/trainer.py -m config_bigdata.yaml # 全量数据运行config_bigdata.yaml 
python -u ../../../tools/infer.py -m config_bigdata.yaml # 全量数据运行config_bigdata.yaml 