Python 数据智能实战 (10)：智能商品推荐 - LLM “猜你喜欢”
写在前面
—— 从协同过滤到语义理解：融合 LLM，打造更懂用户心意的个性化推荐
在之前的篇章里，我们已经见证了 LLM 在用户分群、购物篮分析、流失预测、内容生成等多个电商环节的赋能潜力。今天，我们将聚焦于电商平台的“心脏”之一，也是用户体验和商业转化的核心驱动力——商品推荐系统 (Recommendation System)。
个性化推荐系统早已是各大电商平台的标配。“猜你喜欢”、“为你推荐”、“相关商品”等模块无处不在。传统的推荐算法，主要依赖于两大类方法：
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协同过滤 (Collaborative Filtering, CF):
- 基于用户的协同过滤 (User-based CF): 找到与你兴趣相似的用户，将他们喜欢的、而你还没看过的商品推荐给你。（“和你口味相似的人也喜欢这个”）
- 基于物品的协同过滤 (Item-based CF): 找到与你喜欢的商品相似的其他商品，推荐给你。（“喜欢这个商品的人也喜欢那个商品”）
- 优点: 原理简单，效果通常不错，无需过多理解商品或用户本身的内容。
- 缺点:
- 冷启动问题 (Cold Start): 对新用户（缺乏行为数据）和新商品（缺乏被交互记录）难以推荐。
- 数据稀疏性问题 (Data Sparsity): 在用户-物品交互矩阵非常稀疏（大量用户只与少量商品交互）的情况下，效果会打折扣。
- “马太效应”: 热门商品更容易被推荐，长尾商品难以曝光。
- 难以利用商品内容信息: 无法理解商品本身的特性。
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基于内容的推荐 (Content-based Recommendation):
- 核心思想: 根据用户 过去喜欢 的商品的 内容特征 (例如商品类别、品牌、标签、描述关键词等)，推荐具有 相似内容特征 的其他商品。
- 优点:
- 可以解决一部分冷启动问题（只要有商品内容信息）。
- 推荐结果具有更好的 可解释性（“因为你喜欢 A 类商品，所以为你推荐 B 类商品”）。
- 能够推荐 长尾商品 或 新品。
- 缺点:
- 特征提取是关键: 推荐效果高度依赖于 商品特征提取 的质量。如果特征提取不到位（例如只用了简单的类别标签），推荐结果可能很狭隘。
- 难以挖掘用户的潜在兴趣: 往往局限于推荐用户过去喜欢的同类商品，难以发现用户的 跨领域兴趣 或 潜在需求。
- 需要丰富的物品内容信息。
传统推荐系统的瓶颈显而易见： 协同过滤难以理解“为什么”相似，基于内容的推荐则难以挖掘“深层”特征和“潜在”兴趣。如何才能打破这些瓶颈，让推荐系统更智能、更精准、更具惊喜感呢？
LLM：为推荐系统注入“理解”与“推理”的灵魂
大语言模型 (LLM) 的出现，为构建下一代智能推荐系统提供了强大的新能力：
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深度语义理解商品与用户：
- 理解商品： LLM 可以“阅读”并理解商品标题、描述、规格参数、用户评论等文本信息，提取其 核心功能、风格、适用场景、优缺点 等深层语义特征，而不仅仅是表面标签。
- 理解用户： LLM 可以分析用户的搜索历史、浏览记录（如果涉及文本内容）、评论、反馈等，理解其 模糊的意图、潜在的需求、真实的兴趣偏好和情感状态。
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生成高质量的“软”特征 (Embeddings):
- 可以将商品、用户甚至用户行为序列，通过 LLM 转化为包含丰富语义信息的 嵌入向量 (Embeddings)。这些向量可以作为强大的特征输入到各种推荐模型中。
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基于自然语言交互的推荐：
- 用户可以直接用 自然语言 描述自己的需求（例如“给我推荐一款适合夏天户外运动穿的透气跑鞋”），LLM 可以理解这种复杂意图，并进行更精准的匹配和推荐。
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生成可解释的推荐理由：
- LLM 可以为推荐结果生成 个性化、自然、有说服力 的推荐理由，解释为什么这个商品适合该用户，提升推荐的可信度和用户的点击意愿。
本篇博客，我们将重点探讨：
- LLM Embeddings 如何用于改进基于内容的推荐和协同过滤。
- 如何利用 LLM 实现基于自然语言意图的语义搜索与推荐。
- 如何利用 LLM 生成个性化的推荐理由。
- 融合 LLM 的混合推荐模型的基本思路。
- 相关的 Python 实现思路和关键代码片段。
一、Embeddings 赋能：让内容推荐与协同过滤更“聪明”
将 LLM 生成的 Embeddings 应用于推荐系统，主要有两种思路：增强基于内容的推荐和改进协同过滤。
1. 基于 Embeddings 的增强内容推荐
传统基于内容的推荐依赖于人工定义的标签或简单的文本特征（如 TF-IDF）。而 LLM Embeddings 能够捕捉更深层次的语义信息。
实现思路：
- 为所有商品生成 Embedding: 利用 LLM（如 Sentence Transformers 或 OpenAI API）为每个商品的文本描述（可以结合标题、类别、属性等）生成 Embedding 向量，并存储起来。
- 为用户构建兴趣画像 (Embedding):
- 方法一 (简单平均): 获取用户历史上喜欢（如购买、收藏、高评分）的商品的 Embeddings，计算这些 Embeddings 的 平均向量 或 加权平均向量 (例如按评分加权) 作为用户