阿里妈妈：品牌广告中的 NLP 算法实践

原创肖国锐 DataFunTalk

分享嘉宾：肖国锐阿里高级算法专家

编辑整理：陈道昌

内容来源：DataFun AI Talk

出品社区：DataFun

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导读：本次分享的主题为阿里妈妈品牌广告中的 NLP 算法实践，主要内容包括：

1. 品牌广告业务模式与技术架构的简要介绍

2. NLP 算法在品牌搜索广告中的实践，以两个具体的算法问题展开：品牌意图识别和短文本相关性

▌品牌广告业务模式与技术架构

1. 阿里妈妈品牌广告业务概况

阿里妈妈品牌广告构建了丰富的产品矩阵，有强大的生态资源支撑，其中手淘是最大的资源方，阿里系的多个 APP 也是我们重要的资源提供方。品牌广告产品分为两个重要方向——品牌展示广告、品牌搜索广告。其中品牌展示包括超级风暴，整合了各个 APP 开屏页的广告；品牌特秀，主要指手淘内具有稀缺性的 banner 展示广告；以及优酷和 OTT 等视频广告。售卖模式上，品牌展示广告基本以定价保量模式售卖。品牌搜索广告包括两个重要产品，一是明星店铺，以 CPM 模式售卖，二是品牌专区，以 CPT 模式进行售卖。

2. 确定性诉求决定品牌广告业务模式与技术方案

大家可能比较了解效果广告的业务模式与技术架构，那品牌广告如何运作呢？它与效果广告差异非常大，核心差异来自于品牌广告要满足品牌广告主的最大诉求，即确定性。确定性体现在品牌广告全链路强烈的可控性——下单前，对明确的资源进行询量，事先锁定资源；下单后，签订合约，并以固定广告预算进行投放；最后，按合约拿到确定性的投放结果，比如触达多少 UV、PV，N+ Reach、TA% 分布如何。

基于此，品牌广告业务和技术可以分为询量、下单、投放与评估四个阶段。询量阶段，和效果广告类似，需要实现定向体系。不同点是，需要对定向做流量和可用库存的预估。下单阶段，需要根据广告主确定要购买的定向、时段、预算，进行库存管理，比如库存的扣除或者释放，以及对订单进行报价。投放阶段，会面临多订单流量重叠的情况，要保证广告合约的确定性，技术上会涉及流量分配。在评估阶段，一般需要进行结案报告，如果是纯人工的方式效率会很低，因此我们需要有自动化的洞察、结案系统。最后，对投放的数据资产需要有沉淀的能力，实现持续化的消费者运营。

3. 阿里妈妈品牌广告技术架构

简要看一下阿里妈妈的品牌广告的技术框架。首先，从广告主侧视角看，广告主（客户）到达时，首先通过询量平台对要采购的流量、人群、时段和地域等各种定向进行询量询价，背后提供支撑的是库存管理、流量预估和定向技术。订单下单后，将构建广告索引，通过广告引擎实现在线投放，这里面涉及到的关键模块是在线投放、智能创意/频控。另外，从流量侧视角看，一个流量到来，会由统一的流量接入与分发层处理，根据流量类型分发到不同的引擎，效果广告或者品牌广告引擎。

这里要说的是，品牌广告内部的展示广告与搜索广告在重点技术模块上存在差异。品牌展示广告在整个链路上的重要模块是库存管理与流量预估，以及在线阶段的流量分配。这些是业内研究十分深入的方向，有很多技术资料，这里不做展开。品牌搜索广告，除了以上常规问题，其特殊问题还包括定向技术、智能创意模块，今天会重点分享。

4. 品牌搜索广告产品形态

我们认识一下品牌搜索广告，左图是业内一种产品形态，右图是阿里品牌专区的一种形态。从技术视角看一下，品牌搜索广告需要解决什么样的问题。首先，需要判别触发词是有品牌意图的 query。上面的两个例子比如“奔驰”、“BALLY 男包”，我们去理解它的品牌意图是非常容易的。对比来看，我们去判断“鲨鱼女包”的品牌意图可能就有点不确定了，甚至部分女生也不太了解鲨鱼是一个包包品牌。再比如“苹果8手机膜”，苹果是手机品牌，但是这样的流量不是品牌广告想要的，因为这个 query 的背后的意图不是买苹果品牌的商品，而是要买某品牌的苹果手机膜。

另外一个问题是广告匹配约束。品牌广告比效果广告有更强的广告相关性要求，它体现在两个层面。第一，流量与广告主需要品牌匹配，广告主可以将品专作为品牌专属的营销阵地。第二个层面是品牌效果层面的约束，广告主希望广告互动率要尽量的高，对于搜索广告需要解决 query 与广告创意内容的语义匹配。

▌NLP 算法在品牌搜索广告中的实践

1. 品牌搜索广告中的 NLP 任务

我们对上述问题进行提炼，包含两个技术模块，定向技术与智能创意技术。背后支撑三个重要业务能力：

第一是品牌流量的挖掘能力，扩充广告流量库存；

第二是品牌流量分配，解决广告主与流量的品牌匹配问题；

第三是智能创意匹配，解决的是广告内容与流量的匹配问题。

进一步，算法上对应两个 NLP 任务：

1. 品牌意图识别；

2. item 到 query 的短文本相关性。

下面重点介绍这两个任务的算法实践。

2. 品牌意图识别

① 问题定义

品牌意图识别问题描述为，给定一个 query 去识别其是否具有搜索某 brand 下商品的意图。首先，该问题看起来与 entity linking 相似，但实质不同。如刚刚已经看到了一个例子“苹果8手机膜”，entity linking 要识别苹果是一个品牌 mention。但这并不是该任务要解决的问题，而是要识别这个 query 是否有搜索“苹果”品牌的强意图。可以将其看作 classification 问题。我们将解决方案分两个步骤：第一步是 blocking，对给定 query Q 圈选候选品牌 brand B，形成一对一的候选 < Q , B >；第二步是 matching，识别 < Q , B > 是否有相关意图。其中，blocking 可以采用一些启发式的规则，产生 Q 和 B 的候选集。我们将重点介绍 matching 的模型演进。

② 模型选型

我们对品牌意图识别 matching 模型的演进分为三个阶段，已经完成的是前两个阶段，正在进行第三个阶段。前两个阶段主体思想是基于 Bert 进行 fine-tune。Bert 针对不同的 NLP 任务都有典型的建模方式，在该任务中，可以应用的有两个——Entailment task 与 Multi-Choice task。Entailment 任务中，Q 侧信息作为 Premise，B 侧信息则作为 Hypothesis。Multi-Choice 任务中，B 和 Q 分别作为 Context 和 Answer。

③ 模型演进

我们详细看一下 Entailment 模型实践，思路是对候选 < Q , B > 经过 Entailment Model 做一个预测，输出 match or no-match。其中，我们重点做了样本特征和模型结构上的一些设计。首先，样本特征上为了引入结构化的外部信息，我们将 Q 和 B 两个 segment 进行了三个 small segment 切分。在 Q 侧，small segment 分别是 query 本身、query click 的商品标题、query 的类目预测信息。B 侧也是一样的，分为候选 B 的标准品牌名称、品牌所属真实商品标题、品牌经营的类目信息。这是模型样本输入。对应地，我们在模型结构上针对 small segment 加入了一层 embedding，以更好地捕捉样本设计中的结构化信息。后续则正常输入到 Bert 进行 encoding，经过 n 层 dense layer 输出预测结果。

模型演进的第二阶段是 Multi-Choice 模型。Motivation 是 blocking 步骤可能会产出单 query 命中多个 brand term 的情况，Entailment 任务属于 pointwise 形式的建模，对多 brand term 的打分可比性未直接的做约束和学习，可能导致品牌意图识别错误。例如，“华为荣耀 9X”匹配到两个候选品牌“华为”和“荣耀”，在具体业务场景中需要精确的识别其品牌意图为“荣耀”，而不能是华为。通过上一个部分介绍，我们可以了解到基于 Bert 进行 Multi-Choice 模型结构；在特征层面，Q 和 B 仍然采用一样的 small segment 特征。但在样本构造上，我们进行了一些工作。生成 < Q , B > 时，B 可能只有一个候选 brand term，这时需要提取多个候选的 < Q , B >，构成 Multi-Choice 的大样本。如果 Q 只有一个候选正样例 B，则在 query 的类目下 resample 出 N 个候选负样例 B；反过来，对于 Q 只有候选负样例 B 的情况，我们则对 B resample 一些正样例 Q。如上，从样本到模型构建了完整的 Multi-Choice 训练和预测流程。

④ 模型评价与技术展望

模型评价结果反映了 Multi-Choice 相对 Entailment 有一定效果提升。但是基于 Bert 预训练的语言模型无法解决语义鸿沟问题，尤其是当我们面临一些 knowledge-driven 的问题时，如果不引入 knowledge，模型效果很难有本质的提升。我们再看几个例子：

1. 刚刚已经提到了“华为荣耀 9X”；

2. “阿迪运动鞋”，人很容易感知阿迪是一个品牌，但是机器无法识别，这时最好建立“阿迪”与“阿迪达斯”标准品牌的同义关系，同时构建“阿迪达斯”可以经营“运动鞋”类目的知识；

3. “小棕瓶眼霜”没有直接的品牌 mention，但要理解“小棕瓶”是“雅诗兰黛”强专属度的产品别称，同时“雅诗兰黛”在经营“眼霜”类目。

以上知识的需求，驱动我们构建营销领域的品牌知识图谱，然后基于 knowledge graph 进行 NLP 建模。目前业内关于 KG 与 NLP 任务结合的研究已经变得非常火热，值得大家关注。

3. 短文本相关性

① 问题定义

第二个算法任务是短文本相关性。问题描述是，给定一个品牌意图词 query 与广告商品 item，计算 < query , item > 短文本的相关性。可以把它理解为语义匹配的问题，采用 learning to rank 解决。进一步的形式化，给定查询的短文本 Q 和对应短文本 D，判别相关性档位，相关性从0到5相关性由弱到强。

对于这类问题，我们的评估指标有 AUC 和 NDCG 等。

② 样本数据

NLP 监督学习有一个很大的难点，即需要大规模有监督样本，但是其标注工作量巨大，将耗费大量人力和时间，一般公司难以承受。我们的解决思路是，先对测试样本进行人工标注，得到6万个样本，标注为0-5档层级。但是对于模型训练，采用6万规模的样本远远不够。我们的想法是把 learning to rank 的问题简化为一个二分类问题，判断相关还是不相关，而训练样本生成采用弱监督+数据增强的方法。弱监督的一种形式是，采用的数据标注不一定完全正确，但能一定程度上反应数据的相关性。淘宝用户的搜索点击行为就可以构建这样的弱监督样本。正样本非常明确，即 query 点击的商品 item 作为正样本。但未点击的 item 并不等价于不相关，我们需要人为的构建负样本。我们在负样本选取上做了大量工作，例如 query 无点击且 VSM 低的 item，再如与当前 query 低相似度的 query 点击的 item。另外，我们也做了大量的数据增强的工作，不在此展开。

③ 模型演进

构建完样本，考虑如何建模。我们最初的建模思路是采用经典的 DSSM 模型：对于 query Q，其正负样本 item title 用 D 代表，可以构建样本集合 < Q , D+ , D- >，作为 DSSM 的输入样本。我们发现对于 DSSM 模型结果，其算法评测指标比较理想。但在应用层面出现了问题，体现在候选 < Q , D > 的预测得分分布是偏正太分布。前面讲到，品牌广告业务需要满足广告主的确定性，广告主对流量规模、广告效果的稳定性高度关注。业务中需要决策相关性阈值进行 query 分配截断，正太分布下的阈值选择会导致不同天的 query 集合变动非常大，进而带来流量规模与广告效果的不确定性。

为了解决这个问题，我们做了模型升级。我们注意到 DSSM 拟合的是相似度偏序关系，即对任意 x+, x-: P(x+)>P(x-)；那么对于样本 x，从最大熵的角度看 distribution P(x) 可能更趋向正太分布。我们希望模型直接拟合伯努利分布，即 x+:p(x+)=1, x-:p(x-)=0，这将使得 P(x) 的分布呈现哑铃状。我们考虑从 DSSM 的 pairwise 模型转到 pointwise 的二分类模型，以此来降低阈值选择的影响。另外，希望在新模型上进一步优化效果 ( DSSM 模型基于高层语义表征计算相关性，缺少底层的信息交互 ) ：新模型采用 Compare-Aggregate 架构，在 word-level 就引入了 attention 信息交互。结果表明，新模型使得样本预测得分呈现了哑铃状的理想状态，阈值截断影响大大降低。

④ 算法评价

从模型评价上看，Compare-Aggregate 在各个指标上全面超越了 DSSM。这里有两点 Insights：

1. 面对阈值决策问题时，为了大大降低阈值对结果稳定性的影响，模型选择上建议考虑拟合伯努利分布，避免拟合正太分布。

2. DSSM 这样的 representation-based model 存在两点局限性：

模型假设了高层语义表征能够线性可分，但该假设无法验证。
模型结构上只在最终的 comparison 阶段才有 Q 和 D 的第一次交互，隐层表示缺少足够的信息交互；而 Compare-Aggregation 模型本质是 interaction-based model，从 word level 就开始进行信息交互，获得了更好的向量表示。

我们认为基于 Bert 上做 fine-tuning 的部分任务也是同理。

▌总结

最后总结和分享一下我们在具体的业务场景进行 NLP 实践的感受：