Luận văn thạc sĩ về hệ thống gợi ý đồ thị trong khoa học máy tính

Khám phá luận văn thạc sĩ về hệ thống gợi ý dựa trên đồ thị trong thương mại điện tử, ứng dụng khoa học máy tính và công nghệ tiên tiến.

Chuyên ngành

Computer Science

Người đăng

Ẩn danh

Thể loại

master’s thesis

2023

128
4
0

Phí lưu trữ

35 Point

Tóm tắt

I. Tổng quan về hệ thống gợi ý dựa trên đồ thị trong thương mại điện tử

Hệ thống gợi ý dựa trên đồ thị đang trở thành một công cụ quan trọng trong thương mại điện tử. Với sự gia tăng nhanh chóng của số lượng sản phẩm và người dùng, việc cá nhân hóa trải nghiệm mua sắm trở nên cần thiết hơn bao giờ hết. Hệ thống này sử dụng các kỹ thuật đồ thị để phân tích mối quan hệ giữa người dùng và sản phẩm, từ đó đưa ra những gợi ý chính xác và phù hợp nhất.

1.1. Định nghĩa và vai trò của hệ thống gợi ý

Hệ thống gợi ý là công cụ giúp người dùng tìm kiếm sản phẩm phù hợp dựa trên sở thích và hành vi trước đó. Chúng đóng vai trò quan trọng trong việc tăng cường trải nghiệm người dùng và tối ưu hóa doanh thu cho các nền tảng thương mại điện tử.

1.2. Lợi ích của việc sử dụng đồ thị trong gợi ý sản phẩm

Việc áp dụng đồ thị trong hệ thống gợi ý giúp cải thiện độ chính xác và khả năng cá nhân hóa. Đồ thị cho phép phân tích mối quan hệ phức tạp giữa người dùng và sản phẩm, từ đó tạo ra những gợi ý thông minh hơn.

II. Thách thức trong việc phát triển hệ thống gợi ý dựa trên đồ thị

Mặc dù hệ thống gợi ý dựa trên đồ thị mang lại nhiều lợi ích, nhưng vẫn tồn tại một số thách thức lớn. Các vấn đề như độ thưa thớt của dữ liệu, sự mới mẻ của người dùng và sản phẩm, cũng như khả năng mở rộng của hệ thống cần được giải quyết.

2.1. Vấn đề độ thưa thớt trong dữ liệu

Độ thưa thớt của dữ liệu là một trong những thách thức lớn nhất trong việc phát triển hệ thống gợi ý. Khi dữ liệu không đủ phong phú, việc đưa ra gợi ý chính xác trở nên khó khăn.

2.2. Thách thức từ người dùng và sản phẩm mới

Người dùng và sản phẩm mới thường không có đủ thông tin để hệ thống gợi ý có thể hoạt động hiệu quả. Điều này dẫn đến hiện tượng 'cold start', nơi mà hệ thống không thể đưa ra gợi ý chính xác.

III. Phương pháp phát triển hệ thống gợi ý dựa trên đồ thị

Để phát triển một hệ thống gợi ý hiệu quả, cần áp dụng các phương pháp và thuật toán tiên tiến. Các kỹ thuật như Random Walks, Node2Vec và FAISS được sử dụng để tối ưu hóa quá trình gợi ý.

3.1. Sử dụng Random Walks trong gợi ý sản phẩm

Random Walks là một kỹ thuật mạnh mẽ giúp nắm bắt chuỗi hành vi của người dùng. Kỹ thuật này cho phép hệ thống tạo ra các nhúng cho sản phẩm, từ đó cải thiện độ chính xác của gợi ý.

3.2. Tích hợp FAISS để tìm kiếm hiệu quả

FAISS (Facebook AI Similarity Search) là công cụ giúp tối ưu hóa quá trình tìm kiếm sản phẩm tương tự. Việc tích hợp FAISS vào hệ thống gợi ý giúp tăng tốc độ và độ chính xác của các gợi ý.

IV. Ứng dụng thực tiễn của hệ thống gợi ý dựa trên đồ thị

Hệ thống gợi ý dựa trên đồ thị đã được áp dụng thành công trong nhiều nền tảng thương mại điện tử. Các nghiên cứu thực nghiệm cho thấy rằng phương pháp này không chỉ cải thiện độ chính xác mà còn nâng cao trải nghiệm người dùng.

4.1. Kết quả nghiên cứu từ các ứng dụng thực tế

Nghiên cứu cho thấy rằng hệ thống gợi ý dựa trên đồ thị có thể cải thiện đáng kể tỷ lệ chuyển đổi và sự hài lòng của người dùng. Các số liệu từ các nền tảng thương mại điện tử lớn đã chứng minh điều này.

4.2. Tác động đến doanh thu và sự phát triển của doanh nghiệp

Việc áp dụng hệ thống gợi ý hiệu quả không chỉ giúp tăng doanh thu mà còn tạo ra sự phát triển bền vững cho doanh nghiệp. Các công ty đã ghi nhận sự gia tăng đáng kể trong doanh thu nhờ vào việc cá nhân hóa trải nghiệm mua sắm.

V. Kết luận và tương lai của hệ thống gợi ý dựa trên đồ thị

Hệ thống gợi ý dựa trên đồ thị đang mở ra nhiều cơ hội mới cho thương mại điện tử. Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, tương lai của hệ thống này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều cải tiến đáng kể.

5.1. Tóm tắt những đóng góp của nghiên cứu

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng hệ thống gợi ý dựa trên đồ thị có thể giải quyết nhiều vấn đề mà các phương pháp truyền thống gặp phải. Điều này mở ra hướng đi mới cho các nghiên cứu tiếp theo.

5.2. Hướng nghiên cứu trong tương lai

Tương lai của hệ thống gợi ý dựa trên đồ thị sẽ tập trung vào việc cải thiện khả năng cá nhân hóa và mở rộng quy mô. Các nghiên cứu tiếp theo có thể khám phá thêm các kỹ thuật mới để tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống.

10/01/2025

Trích đoạn nội dung tài liệu

VIETNAM NATIONAL UNIVERSITY HO CHI MINH CITY HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY VO THI KIM NGUYET ECOMMERCE GRAPH-BASED RECOMMENDATION SYSTEM Major: COMPUTER SCIENCE Major code: 8480101 MASTER’S THESIS HO CHI MINH CITY, July 2023 THIS THESIS IS COMPLETED AT HO CHI MINH UNIVERSITY OF TECHNOLOGY – VNU-HCM Supervisor: Le Thanh Van, Ph. Huynh Tuong Nguyen, Ph.D Examiner 2: Ton Long Phuoc, Ph.D This master’s thesis is defended at Ho Chi Minh City University of Technology (HCMUT) – VNU-HCM on 11th July 2023 Master’s Thesis Committee: 1. Tran Ngoc Thinh, Ph. Huynh Tuong Nguyen, Ph.

Ton Long Phuoc, Ph. Le Thanh Van, Ph. Nguyen Tien Thinh, Ph.D Secretary Approval of the Chairman of the Master’s Thesis Committee and Dean of Faculty of Computer Science and Engineering after the thesis being corrected (If any). CHAIRMAN OF THESIS COMMITTEE DEAN OF FACULTY OF COMPUTER SCIENCE AND ENGINEERING i VIETNAM NATIONAL UNIVERSITY - HO CHI MINH CITY SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY Independence – Freedom - Happiness THE TASK SHEET OF MASTER’S THESIS Full name: Vo Thi Kim Nguyet Student code: 2270346 Date of birth: Oct 10th 1995 Place of birth: Ho Chi Minh City Major: Computer Science Major code: 8480101 I.

THESIS TITLE: E-commerce graph-based recommendation system (Hệ thống gợi ý dựa trên phương pháp đồ thị trong thương mại điện tử) II. TASKS AND CONTENTS: 1. Introduction: • Introduce the research topic and its significance. • Provide an overview of the structure of the thesis.

Literature Review: • Conduct a comprehensive review of existing product recommendation techniques. • Analyze strengths and weaknesses of different approaches. • Identify gaps in the literature that the research aims to address. Problem Statement: • Clearly state the problem being addressed in the research.

• Highlight the need for improved recommendation approaches in the context of e-commerce. Methodology: • Design the research approach for developing and evaluating the recommendation system. • Define the criteria and metrics for evaluating the effectiveness of the system. Graph-Based Recommendation System Implementation: • Develop the recommendation system using graph embedding techniques.

• Implement graph construction methods based on user behavior data. • Incorporate Node2Vec and FAISS for graph embedding and indexing. Experimental Evaluation: • Conduct experiments to evaluate the performance of the developed system. • Compare the results with other existing recommendation models.

• Collect and analyze data on key evaluation metrics. Discussion of Findings: • Analyze and interpret the results of the experimental evaluation. • Discuss the implications of the findings in relation to the research objectives. Conclusion: • Summarize the key findings and contributions of the research.

• Discuss the practical implications of the research outcomes. Future Research Directions: • Suggest avenues for further research and improvements in the recommendation system. • Highlight areas where the proposed approach could be extended or refined. References: • List all the sources and references cited throughout the thesis.

Appendices: • Include any supplementary material, code snippets, graphs, or diagrams that enhance understanding. THESIS START DAY: Feb-06-2023 IV. THESIS COMPLETION DAY: Jun-09-2023 V. SUPERVISOR: Le Thanh Van, Ph.D Ho Chi Minh City, Jun-09-2023 SUPERVISOR CHAIR OF PROGRAM COMMITTEE (Full name and signature) (Full name and signature) DEAN OF FACULTY OF COMPUTER SCIENCE AND ENGINEERING (Full name and signature) Note: Student must pin this task sheet as the first page of the Master’s Thesis booklet iii ACKNOWLEDGEMENT This thesis marks the culmination of my research journey into graph-based modeling and its applications in data analysis and machine learning.

Graphs offer a unique perspective to understand complex relationships within vast datasets. Throughout this work, I explore fundamental concepts of graph-based modeling, delve into graph embedding techniques, and evaluate their efficacy in solving real- world problems. I extend my gratitude to my advisors, mentors, colleagues, and family for their unwavering support and encouragement. My hope is that this thesis inspires further research and innovative applications of graph-based models in various domains.

Thank you for joining me on this journey. Sincerely, Nguyet Vo Ho Chi Minh City, June 2023 iv ABSTRACT This thesis presents a graph-based recommendation system tailored for personalized content suggestions in ecommerce. Utilizing graph embedding methods such as DeepWalk and Node2Vec as part of Random Walks technique, the system captures users’ behavioural sequences and generates embeddings for items. These embeddings facilitate pairwise similarity calculations among items, forming the basis for content recommendations rooted in similarity metrics.

To tackle challenges like sparsity and cold start, additional information is seamlessly integrated into the graph embedding framework. Empirical evaluation using clickstream data demonstrates the superiority of the proposed approach over traditional collaborative filtering techniques in terms of both accuracy and efficiency. The study contributes a novel graph-based recommendation system addressing scalability, sparsity, and cold start issues, further enriched by the incorporation of supplementary data to enhance recommendation system efficacy. The results suggest that graph-based techniques hold potential for enhancing personalized recommendation systems across diverse domains, including ecommerce.

v TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Luận văn đề xuất một hệ thống gợi ý dựa trên đồ thị cho việc cá nhân hóa gợi ý nội dung trong thương mại điện tử. Dự án sử dụng các kỹ thuật đồ thị như DeepWalk và Node2Vec của kỹ thuật Random Walks để nắm bắt chuỗi hành vi của người dùng và đề xuất các danh sách sản phẩm phù hợp. Những kỹ thuật này giúp tính toán độ xác suất giữa các cặp/ danh sách sản phẩm, từ đó tạo nền tảng cho gợi ý cho người dùng dựa trên hành vi của họ. Để giải quyết các thách thức như người dùng/ sản phẩm mới và khả năng mở rộng hoặc sự thưa thớt, thuật toán sẽ được bổ sung và tích hợp hệ thống nhằm đưa ra những gợi ý thông minh, phù hợp với sở thích của từng khách hàng.

Đánh giá thực nghiệm bằng dữ liệu lớn của hành vi khách hàng cho thấy phương pháp đề xuất vượt trội so với các phương pháp lọc cộng tác truyền thống về cả độ chính xác và hiệu suất. Nghiên cứu đóng góp một hệ thống gợi ý dựa trên đồ thị nhằm giúp khách hàng nhanh chóng định vị được những sản phẩm họ quan tâm để từ đó đưa ra quyết định đúng đắn khi mua sắm online cũng như khả năng cải thiện hiệu suất của hệ thống gợi ý cá nhân hoá. vi DECLARATION OF AUTHORSHIP I hereby declare that this thesis was carried out by myself under the guidance and supervision of Le Thanh Van, Ph.D; and that the work contained and the results in it are true by author and have not violated research ethics. The data and figures presented in this thesis are for analysis, comments, and evaluations from various resources by my own work and have been duly acknowledged in the reference part.

In addition, other comments, reviews and data used by other authors, and organizations have been acknowledged, and explicitly cited. I will take full responsibility for any fraud detected in my thesis. Ho Chi Minh City University of Technology (HCMUT) – VNU-HCM is unrelated to any copyright infringement caused on my work (if any). Ho Chi Minh City, June 2023 Author Vo Thi Kim Nguyet vii TABLE OF CONTENTS LIST OF FIGURES.

ix LIST OF TABLES. xi CHAPTER 1: INTRODUCTION. Background on recommendation systems and the importance of personalization. Scope of the research.

Novelty of the topic. 7 CHAPTER 2: OVERVIEW OF RECOMMENDATION SYSTEM. Recommendation System methods. Overview of existing literature on graph-based recommendation systems 16 2.

Graph-based learning Approaches for Recommender System (RS). Research results in application of Graph-based learning in Recommender System. Comparison of different graph-based algorithms. The advantages of using UMAP and FAISS in combination with Deep Walk and Node2Vec.

Session-based Recommendation System. Data collection and its characteristics. Data cleaning and preparation. Explanation of how the data was transformed into a graph-based representation.

Random Walks algorithm. Visualization with UMAP. Embedding Vector Search with FAISS. Evaluation of the Recommendation System.

67 CHAPTER 4: EXPERIMENTAL RESULTS. All Machine Learning (ML) Models. Traditional Recommendation Techniques. Sequence Models for Session-Level Data .86 CHAPTER 5: DISCUSSION AND CONCLUSION.102 ix LIST OF FIGURES Figure 1.

Example of PDP views in a session. Taxonomy of Recommendation System. The demonstration of graph learning based recommender systems. BFS and DFS search strategies from node 𝑢(𝑘 = 3).

Illustration of the random walk procedure in node2vec. The walk just transitioned from 𝑡 to 𝑣 and is now evaluating its next step out of node 𝑣. Edge labels indicate search biases 𝛼. Overview of graph embedding in Taobao: (a) Users’ behavior sequences: One session for user 𝑢1, two sessions for user 𝑢2 and 𝑢3; these sequences are used to construct the item graph; (b) The weighted directed item graph 𝒢 = (𝒱, ℰ); (c) The sequences generated by random walk in the item graph; (d) Embedding with Skip-Gram.

Attributes of raw dataset. Daily Visits summary. Flow of a user in a session. Example for view of all products of a user in a session.

Directed Graph with Weight. Undirected Graph with Weight. Middle and Remaining proportion. Final results of embedding vectors.

Node2Vec Embeddings Visualization. New dataset is generated from embedding vectors. Category-code in level 1 visualization. Cosine Similarity and L2 scores.

An imbalance in user interactions. List of results for a specific user. Correlation among categories. Each chunk in Association Rules algorithm.

Result in Association Rule algorithm. Traditional Recomendation System Models Results. Model and Result in NARM model. Co-occurrence matrix of items based on adjacency of items in same session.

Item & User Similarity matrix. Heterogenous Global Graph. Model Training and Evaluation. Results in HG-GNN model.92 xi LIST OF TABLES Table 2.

Comparison of different graph-based algorithms. Top-N Metrics Result. Comparison among dimensional reduction techniques. Comparisons among ML models and Graph-based approach.

Comparisons among traditional and graph-based models. Comparison among metrics in HG-GNN model. Comparison between Sequence Models and Graph-based model .94 1 CHAPTER 1: INTRODUCTION This chapter aims to enhance personalized recommendation systems in ecommerce by exploring advanced algorithms and conducting A/B testing for real- world insights. Using a large-scale dataset, we propose a state-of-the-art algorithm to improve accuracy and efficiency.

Our goal is to bridge theory and practice, revolutionizing recommender systems and maximizing user satisfaction in ecommerce. Leveraging a large-scale dataset from REES46 [1], we aim to revolutionize recommender systems, maximizing user satisfaction and platform diversity. Background on recommendation systems and the importance of personalization This thesis focuses on recommender systems in ecommerce, where personalized content recommendation is crucial due to the vast number of products available on numerous websites. Traditional recommender systems like Content-Based Filtering and Collaborative Filtering encounter issues with scalability, sparsity, and cold start problems, reducing their effectiveness in handling large-scale and sparse transaction records.

To address these challenges, the project proposes the use of graph embedding techniques, specifically Random Walks, to capture users’ behavioral sequences and generate item embeddings. These embeddings can then be utilized to recommend products to users, group similar products, and classify transactions based on meta-information about clusters, items, and users’ transaction use cases. The approach also employs Facebook AI Similarity Search (FAISS) for generating recommendations through embedding vector search. By leveraging graph-based learning, this thesis offers insights into enhancing recommender systems in ecommerce platforms while tackling the limitations faced by traditional methods.

Research Questions This thesis aims to address the effectiveness of graph-based techniques, namely Random Walks, and FAISS, in capturing users’ behaviour sequences and 2 generating item embeddings for improved product recommendations in ecommerce, compared to traditional methods. To investigate these research questions thoroughly, the following methodology will be employed: a.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ

Bài luận văn thạc sĩ mang tiêu đề "Luận văn thạc sĩ về hệ thống gợi ý đồ thị trong khoa học máy tính" của tác giả Võ Thị Kim Nguyệt, dưới sự hướng dẫn của các giảng viên Le Thanh Van, Huynh Tuong Nguyen và Ton Long Phuoc, được thực hiện tại Trường Đại học Công nghệ TP.HCM vào năm 2023. Bài viết tập trung vào việc phát triển hệ thống gợi ý dựa trên đồ thị trong lĩnh vực thương mại điện tử, một chủ đề đang ngày càng trở nên quan trọng trong bối cảnh số hóa hiện nay. Hệ thống này không chỉ giúp cải thiện trải nghiệm người dùng mà còn tối ưu hóa quy trình mua sắm trực tuyến, từ đó tăng cường khả năng cạnh tranh cho các doanh nghiệp.

Để mở rộng thêm kiến thức về các yếu tố ảnh hưởng đến quyết định mua sắm trực tuyến, bạn có thể tham khảo bài viết "Yếu tố ảnh hưởng đến quyết định mua mỹ phẩm online tại Đà Nẵng", nơi phân tích những yếu tố tác động đến hành vi mua sắm của người tiêu dùng.

Ngoài ra, bài viết "Luận văn thạc sĩ về hợp đồng thương mại điện tử ở Việt Nam và xu thế hội nhập quốc tế" sẽ cung cấp cái nhìn sâu sắc về các khía cạnh pháp lý và xu hướng của thương mại điện tử trong bối cảnh hội nhập toàn cầu.

Cuối cùng, bạn cũng có thể tìm hiểu thêm về "Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến sự thỏa mãn của khách hàng trên các trang web thương mại điện tử B2C tại Việt Nam", giúp bạn hiểu rõ hơn về mối liên hệ giữa sự hài lòng của khách hàng và hiệu quả của hệ thống gợi ý trong thương mại điện tử.

Những bài viết này không chỉ mở rộng kiến thức mà còn cung cấp những góc nhìn đa dạng về lĩnh vực thương mại điện tử và công nghệ thông tin, từ đó giúp bạn nắm bắt được các xu hướng và thách thức hiện tại.