生成式推理再排序，可能會(huì)是LLM4RecSys的新突破口嗎？

大模型（LLM）的世界知識(shí)和推理能力是實(shí)現(xiàn)下一代推薦系統(tǒng)，即基于大模型的推薦系統(tǒng)（LLM4Recsys）的重要基石。來自meta ai的研究者們嘗試將推理模型引入再排序階段，推薦系統(tǒng)的最后一環(huán)。

推薦系統(tǒng)需要推理模型嗎？

深度學(xué)習(xí)成為推薦系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)范式已經(jīng)有十年左右的歷史。RNN/Transformer/GNN等模型在用戶交互數(shù)據(jù)上的性能已經(jīng)被開發(fā)得非常接近飽和。正如近些年大語言模型，尤其是推理模型在通用任務(wù)上的優(yōu)異性能所揭示得，讓推薦系統(tǒng)先思考再做出決定或許可以再次突破現(xiàn)有框架的性能上限；同時(shí)，還能為推薦的結(jié)果提供一定的可解釋性。

論文通過監(jiān)督微調(diào)（SFT）和強(qiáng)化學(xué)習(xí)（RL）來賦予通用推理模型在序列推薦任務(wù)上的推理能力。提出的訓(xùn)練策略最終超過了LLM4Recsys標(biāo)桿，OneRec-Think；提升了約2.4%Recall@5和約1.3%NDCG@5。

●論文標(biāo)題：

Generative Reasoning Re-ranker

●論文地址：

https://arxiv.org/pdf/2602.07774

中期訓(xùn)練，內(nèi)化物品的語意ID

語意ID（semantic ID，SID）已經(jīng)成為基于序列模型的推薦系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)之一，它的核心想法是通過多層次的聚類來賦予物品從粗到細(xì)粒度的標(biāo)簽。常用的模型一般有Residual-Quantized Variational Autoencoder（RQ-VAE）和RQ-Kmeans；這篇論文使用的是RQ-VAE，并且基于常規(guī)的對(duì)比學(xué)習(xí)損失函數(shù)。同時(shí)，為了防止碼本坍縮，即有多個(gè)物品會(huì)被同時(shí)映射到一個(gè)SID的情況，本文采用了成熟的處理方案，用RQ-Kmeans先做初始化，結(jié)合EMA平滑更新字典，重置死碼本，加入多樣性損失函數(shù)，并且對(duì)最后一至兩位SID賦予隨機(jī)整數(shù)。

本文的中期訓(xùn)練采用的策略和OneRec-Think保持一致，將生成的SID混入自然語言組成的物品描述、物品預(yù)測(cè)等一系列任務(wù)中，去最小化next token prediction loss以優(yōu)化SID的embedding來內(nèi)化物品的本身語意。

推理路徑的生成

推理路徑（Reasoning trace）的生成是本文的核心技術(shù)之一。預(yù)訓(xùn)練的推理模型并不具有（很強(qiáng)的）對(duì)物品序列的推理和解釋能力，尤其是考慮到在現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中需要實(shí)際部署時(shí)受限于延遲限制，LLM的體量有限，例如僅僅能支持最大8B。

論文的核心想法是將大體量的LLM（比如32B模型）的推理能力蒸餾給小體量的LLM：即大LLM產(chǎn)生高質(zhì)量的推理路徑，再讓小LLM去學(xué)習(xí)以增強(qiáng)其在推薦場(chǎng)景下的推理能力。目標(biāo)采樣（target sampling）和拒絕采樣（reject sampling）兩種技術(shù)被使用了：

目標(biāo)采樣的核心想法就是把交互歷史和下一個(gè)真實(shí)交互物品的信息都交給LLM以生成解釋。該解釋就被作為reasoning trace。

拒絕采樣則是只將交互歷史提供給LLM以預(yù)測(cè)下一個(gè)交互的物品以及生成解釋。一旦預(yù)測(cè)的結(jié)果和數(shù)據(jù)集的標(biāo)準(zhǔn)答案（ground truth）不一致，則繼續(xù)重復(fù)推理直到答對(duì)或者達(dá)到設(shè)定的最多重復(fù)推理次數(shù)。

這兩種推理路徑的生成方式各有優(yōu)劣：

• 目標(biāo)采樣對(duì)每一個(gè)樣本只需要推理一次，但是LLM可能會(huì)“牽強(qiáng)附會(huì)”，做“馬后炮”式的解釋。
• 拒絕采樣生成的reasoning trace一般質(zhì)量更高，因?yàn)殄e(cuò)誤的reasoning trace很可能沒法引導(dǎo)出正確的答案，而采樣過程又會(huì)一直持續(xù)到得到正確的答案為止。缺點(diǎn)也很顯然，對(duì)單一樣本需要多次推理，尤其是一些難的樣本。

推理賦能的再排序階段

開頭提過，論文重點(diǎn)關(guān)注再排序（re-ranking）階段。該階段在常規(guī)業(yè)界推薦漏斗中位于最后一環(huán)，以檢索（retrieval）和排序（ranking）階段的輸出作為輸入。作為學(xué)術(shù)研究，為了保持整個(gè)pipeline簡(jiǎn)潔，論文將LLM本身預(yù)先作為retriever，輸入交互歷史，預(yù)測(cè)下一個(gè)最有可能的物品，采用beam search生成排序過的候選列表。再將該候選列表和交互歷史一同輸入LLM去做重排序。

為了賦于小體量LLM（比如8B）完整的貼合推薦場(chǎng)景的推理能力，上一步生成的推理路徑先通過SFT手把手教給模型，這一步可以保證LLM的推理能力的下限。

為了進(jìn)一步提高模型的推理能力，強(qiáng)化學(xué)習(xí)配合推薦場(chǎng)景設(shè)計(jì)的reward在本文中被使用。在再排序場(chǎng)景下，顯然，目標(biāo)物品的排序被模型提升的越多，模型的表現(xiàn)越好；這就是排序獎(jiǎng)勵(lì)：

它測(cè)量的是經(jīng)過模型重排序以后目標(biāo)物品的排位變化。

另一種常見的獎(jiǎng)勵(lì)則是格式獎(jiǎng)勵(lì)，即LLM的輸出還是保持著reasoning trace加最終答案，即排序過的列表，的理想格式。然而，簡(jiǎn)單地將格式獎(jiǎng)勵(lì)和任務(wù)相關(guān)的排序獎(jiǎng)勵(lì)加和成最終獎(jiǎng)勵(lì)在再排序任務(wù)中不可行，原因是預(yù)排序的候選列表是作為模型輸入的，模型可以通過完全不改變候選列表來放棄排序獎(jiǎng)勵(lì)，而單純hack格式獎(jiǎng)勵(lì)?；诖?，最終的格式獎(jiǎng)勵(lì)被設(shè)計(jì)成只有排序獎(jiǎng)勵(lì)為正的時(shí)候才會(huì)被考慮。該獎(jiǎng)勵(lì)被嵌入在DAPO優(yōu)化框架中去更新LLM的參數(shù)。

重排序的提升空間

論文的最重要實(shí)驗(yàn)結(jié)果披露出，重排序階段引入推理能力，尤其是通過強(qiáng)化學(xué)習(xí)增強(qiáng)，可以進(jìn)一步提升性能上限。具體實(shí)驗(yàn)對(duì)比了（1）該模型的預(yù)排序結(jié)果（Pre-rank），（2）僅依靠SFT訓(xùn)練過得排序結(jié)果，和（3）強(qiáng)化學(xué)習(xí)進(jìn)一步增強(qiáng)過的排序結(jié)果：

有一些有趣的發(fā)現(xiàn)：

• SFT可以給模型一定的推理能力，但是單單依靠SFT可能會(huì)傷害模型最終的準(zhǔn)確度。
• 沒有SFT直接通過強(qiáng)化學(xué)習(xí)（RL-zeroshot）并不能直接帶來顯著性能提升。
• 拒絕采樣相比目標(biāo)采樣能獲得更高質(zhì)量的推理路徑。

下一步？

這篇論文的有趣之處在于，它不僅僅提供了~2%的Recall性能提升，而是提供了一種新的范式：模型不再是去單純擬合交互的概率分布，而是去擬合推理路徑和交互的聯(lián)合分布。

同時(shí)也不可否認(rèn)的是，重排序階段是應(yīng)用推理模型的好場(chǎng)所，因?yàn)樵撾A段剩下的候選物品是整個(gè)推薦漏斗中最少的了。模型在給予候選集的情況下逐一比較、推理，符合人類的思維流程。

那么，在檢索和排序階段，候選集大小成千上萬的情況下，如何有效率地進(jìn)行超大規(guī)模的候選集篩選？如何把海量的候選集有效率地塞入推理模型有限的輸入窗口？如何控制昂貴的推理成本？如何滿足用戶體驗(yàn)所需要的超低時(shí)限？此外，現(xiàn)有策略也依賴拒絕采樣生成的高質(zhì)量推理路徑，這在候選集超大的情況下所需要的重采樣次數(shù)將完全不可接受，樣本的效率將成為訓(xùn)練成敗的關(guān)鍵因素。