Correcting the LogQ Correction: Revisiting Sampled Softmax for Large-Scale Retrieval.

А вот и наша статья, принятая на RecSys 2025, добралась до arxiv’а! Что мы сделали: улучшили logQ-коррекцию.

Почему это важно: logQ-коррекция активно используется в индустрии для обучения нейросетевых двухбашенных retrieval моделей. Я за свою жизнь в Яндексе неоднократно участвовал в больших и успешных внедрениях нейросетевых кандидатогенераторов, которые не случились бы без logQ-коррекции.

Улучшение связано с тем, как в формуле logQ-коррекции используется положительный айтем (далее именуемый “позитив”). Он появляется в двух местах — и в числителе, и в знаменателе софтмакса. К числителю вопросов нет. А вот в знаменателе есть странности. Например, в исходной статье от Google к позитиву в знаменателе применяется logQ-поправка; а в следующей статье от тех же авторов — уже нет. То есть для сэмплированных негативов в знаменателе logQ-поправка есть, для позитива — нет. А вывод такой формулы нигде не приводится / не обосновывается.

Более того, само использование позитива в знаменателе выглядит сомнительно. Оригинальный вывод формулы, который Bengio проделал в начале нулевых для доисторических языковых моделей, гласит: для оценки знаменателя софтмакса можно насэмплировать айтемы из произвольного распределения Q (обычного называемого proposal distribution) и добавить к ним ту самую “logQ-поправку”. Распределение Q — это как раз и есть то распределение, из которого мы сэмплируем негативы; которое чаще всего является in-batch распределением.

И когда мы рассматриваем конкретный обучающий пример, то есть конкретную пару (user, positive item), и для нее считаем сэмплированный softmax-лосс с logQ-коррекцией, мы не сэмплируем позитив из распределения Q — он приходит к нам детерминированно, с вероятностью 1. А в формуле он используется для Монте-Карло оценки в предположении, что мы сэмплируем его из Q.

Долгое время мы, как и все, просто плыли по течению и использовали logQ-коррекцию в том виде, в каком все ее применяют. Но потом я взялся сделать ту самую лекцию про нейросетевую генерацию кандидатов для ШАДа, в которой в том числе хотел осветить logQ-коррекцию — строго, с математическим выводом. Хотелось также обосновать формулы, использующие позитив в знаменателе, с logQ-поправкой и без.

Когда я в рамках математических выкладок отделил позитив от Монте-Карло сэмплирования, получилась совершенно другая формула! В которой позитива не было в знаменателе софтмакса вообще, но при этом появилось взвешивание сэмплов. Чем меньше модель ошибается на сэмпле (то есть предсказывает большую вероятность позитива), тем меньше вес этого сэмпла.

Мы поставили эксперименты — сначала на своих внутренних больших датасетах, а затем на небольших академических. И подтвердили, что наша формула хорошо работает, причем работает лучше стандартной! На полноценный long paper на RecSys времени не хватило (когда появилось время на написание статьи, до дедлайна было меньше двух недель), поэтому подались на short paper. Статья получила хорошие отзывы и была принята на RecSys, чему мы несказанно рады :)

Ещё хочется немного подсветить остальную ценность статьи. До этого я не видел в академической литературе замеры на публичных датасетах для logQ-коррекции. Мы эти замеры сделали и показали, что популярная в индустрии logQ-коррекция хорошо работает и в академическом сетапе. Кроме того, мы, возможно, первыми на этих датасетах показали пользу от mixed negative sampling (таких замеров я тоже раньше не встречал, но здесь уже меньше уверен).

И последнее — мы сделали две валидации. Было понимание, что без leave-one-out схемы, как бы я ее ни недолюбливал, есть большая вероятность не пройти ревью :) Но делать только leave-one-out валидацию тоже не хотелось. Поэтому сделали также temporal split валидацию. Получилось, что ранжирование моделей c точки зрения качества в этих двух сетапах заметно различается.

Остальные подробности — читайте в статье!