Recommender systems are important and valuable tools for many personalized services. Collaborative Filtering (CF) algorithms -- among others -- are fundamental algorithms driving the underlying mechanism of personalized recommendation. Many of the traditional CF algorithms are designed based on the fundamental idea of mining or learning correlative patterns from data for matching, including memory-based methods such as user/item-based CF as well as learning-based methods such as matrix factorization and deep learning models. However, advancing from correlative learning to causal learning is an important problem, because causal/counterfactual modeling can help us to think outside of the observational data for user modeling and personalization. In this paper, we propose Causal Collaborative Filtering (CCF) -- a general framework for modeling causality in collaborative filtering and recommendation. We first provide a unified causal view of CF and mathematically show that many of the traditional CF algorithms are actually special cases of CCF under simplified causal graphs. We then propose a conditional intervention approach for $do$-calculus so that we can estimate the causal relations based on observational data. Finally, we further propose a general counterfactual constrained learning framework for estimating the user-item preferences. Experiments are conducted on two types of real-world datasets -- traditional and randomized trial data -- and results show that our framework can improve the recommendation performance of many CF algorithms.


翻译:建议者系统是许多个性化服务的重要和宝贵工具。合作过滤算法 -- -- 除其他外 -- -- 是推动个人化建议基本机制的基本算法。许多传统CF算法的设计是基于采矿或从匹配数据中学习相关模式的基本理念,包括基于记忆的方法,如基于用户/项目的CF以及基于学习的方法,如矩阵系数化和深层次学习模式。然而,从相关学习向因果学习的推进是一个重要问题,因为因果/事实模型可以帮助我们在观察数据之外思考用户模型和个人化的因果关系。在本文件中,我们提出Causal合作过滤法(CCF) -- -- 这是在合作过滤和建议中模拟因果关系的一般框架。我们首先对基于记忆的方法,例如基于用户/基于项目的CFF和基于数学的方法,提出一个统一的因果关系观点,表明许多传统的CFC算法在简化因果图表下实际上是CFCF的特殊案例。然后,我们提出一个有条件的干预方法,以便我们能够根据观察数据模型模型和个性化的观察数据模型来估计因果关系。最后,我们建议CFLausal 合作过滤的因果关系框架提出了一种通用的实验性实验性实验性模型,我们进一步提出了一种用于实验性数据实验性实验性模型。

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