PolarDB for AI在游戏领域用户行为预测操作指导

文本将为您介绍使用PolarDB for AI功能的BST算法对游戏领域用户行为的预测操作指导。

准备工作

  1. 开启PolarDB for AI功能。具体操作,请参见开启PolarDB for AI功能

  2. 使用集群地址连接集群并执行AI SQL。具体操作,请参见连接集群并执行AI SQL

操作概览

说明

推荐使用带有GU100的节点规格,只有CPU的计算节点处理速度比较慢。

游戏用户行为分析场景模型上线通常有以下两个环节:

  • 数据加工:将用户原始行为数据加工成算法模型可用的数据。

  • 模型开发及上线:

    • 模型创建:利用PolarDB for AI的模型能力,尤其是BST。结合客户的用户数据,训练一个符合客户场景的高精度的算法模型。

    • 模型微调:根据业务理解,通过调节数据规模、正负样本比例等,利用PolarDB for AI中的模型参数,对模型进行优化。

    • 模型评估:根据业务诉求,对模型的效果进行评估,如果模型效果不好,则进行模型优化,直至达到上线需求。

    • 模型推理:将已经优化好的模型对新的数据进行预测,得到数据结果。

image

输入数据的格式要求

用户行为分析的核心是利用PolarDB for AIBST算法,对用户数据进行建模,得到结果。原始数据来源不作强制要求。例如:OSS、ADB等均可支持,但需要把数据加工成算法所需的输入格式。

需要构造三类数据:

  • 训练数据:训练数据中根据数据用途分成两个类型,一个是模型直接用来训练的数据(Train),另一个是在训练过程中验证模型好坏,选择最佳参数的验证数据(Validation)。通常会按时间,前半段时间的数据用来训练,后半段时间的数据用来验证。最终数据中需要带上用户标签。

  • 评估数据:和训练数据构造方法类似,但不需要区分用来训练还是验证。最终数据中需要带上用户标签(是否付费/是否流失)。

  • 推理数据:和训练数据构造方法类似,但因为无法知道用户的表现,所以最终数据中的用户标签未知。

BST算法需要的模型创建数据(训练数据)表格式

参数名称

必选/可选

列类型

列描述

示例

uid

必选

VARCHAR(255)

用于标记每条待预测数据的ID。如用户ID、商品ID等。

123213

event_list

必选

TEXT

输入表中用于训练的行为序列,序列中数据用,分割,序列内数据用INT型标记每一种行为ID,序列内数据按照对应时间戳排序,时间戳越大,数据越靠近序列末端。

例:"[183, 238, 153, 152]"

target

可选

INT、FLOAT、DOUBLE

算法模型创建时必选,用于计算当前模型误差的样本标签。

0

val_row

可选

INT

为了避免模型过拟合,支持指定验证集。val_row是用于标记训练数据和验证数据的,训练数据的值为0,验证数据的值标记为1

0

other_feature

可选

LONGTEXT

  • 模型的其他特征,在使用时需要在训练参数x_value_colsx_statics_cols配置中包含所需特征列名。

  • other_featureLONGTEXT类型时,文本内支持格式:JSON、列表,或者以,分割的字符串。

  • 可以填写多个other_feature参数,例如:other_feature1other_feature2等。

other_feature1

说明

用户原始日志数据需要加工成这样的数据。

模型评估数据表格式

列名称

必选/可选

列类型

列描述

示例

uid

必选

VARCHAR(255)

标记每条待预测数据的ID(用户ID、商品ID等)。

123213

event_list

必选

LONGTEXT

输入表中用于创建模型的行为序列,序列中数据用逗号,分隔,序列内数据用INT类型标记每一种行为ID,序列内数据按照其对应的时间戳大小升序排序。

"[183, 238, 153, 152]"

target

必选

INT、FLOAT、DOUBLE

计算当前算法模型误差的样本标签。

0

other_feature

可选

INT、FLOAT、DOUBLE、LONGTEXT

模型的其他特征,与创建模型数据表保持一致。在使用时需要在创建模型参数x_value_colsx_statics_cols的配置中包含所需特征列名。

2

模型推理数据表格式

列名称

必选/可选

列类型

列描述

示例

uid

必选

VARCHAR(255)

标记每条待预测数据的ID(用户ID、商品ID等)。

123213

event_list

必选

LONGTEXT

输入表中用于创建模型的行为序列,序列中数据用逗号,分隔,序列内数据用INT类型标记每一种行为ID,序列内数据按照其对应的时间戳大小升序排序。

"[183, 238, 153, 152]"

other_feature

可选

INT、FLOAT、DOUBLE、LONGTEXT

模型的其他特征,与创建模型数据表保持一致。在使用时需要在创建模型参数x_value_colsx_statics_cols的配置中包含所需特征列名。

2

数据加工参考样例

用户行为分析模型会利用用户基础日志,通常用户基础日志已经存在数据仓库等介质中,需要将日志数据转化成模型需要的训练数据。数据加工的方法有很多,用户可以选择符合自身需要的方法。下面来通过和一个公司合作共建的数据加工,来详细说明如何从用户基础日志加工成BST需要的数据格式。

PolarDB中有数据库表user_event_log。该表是用户基础日志表,存储着用户一段时间的行为日志,要求OSS中的存储形式和这个表保持一致。其中OSS地址需要配置为正确地址。

-- 创建 user_event_log,OSS 地址需要配置为正确地址,同一个数据库执行一次即可
CREATE TABLE `user_event_log` (
  `user_id` varchar(128) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_bin DEFAULT NULL COMMENT '用户唯一ID',
  `event_time` bigint(20) NOT NULL COMMENT '用户事件发生的十位时间戳',
  `event_name` varchar(128) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_bin DEFAULT NULL COMMENT '用户事件的名称,比如反映用户付费的行为(是否付费、付费金额等)',
  `part_date` varchar(128) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_bin DEFAULT NULL COMMENT '日期时间,格式是YYYY-MM-dd',
  `event_info` text CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_bin COMMENT '用户事件的其他相关信息,JSON类型(付费行为的子类型、付费金额等)',
  PRIMARY KEY (`event_time`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='columnar=1' CONNECTION='OSS://xxxx:dxxx@oss-cn-shanghai-internal.aliyuncs.com/xx/xxxx/'

user_event_log数据示例

user_id

event_time

event_name

part_date

event_info

example001

1724513952

Money

2024/7/30

{"money_value":50,"money_type":001,"reduce":0}

example002

1724513951

Money

2024/7/30

{"money_value":300,"money_type":002,"reduce":0}

example003

1724513956

Money

2024/7/30

{"money_value":100,"money_type":058,"reduce":0}

example001

1724513951

Money

2024/7/30

{"money_value":30,"money_type":005,"reduce":1}

example001

1724513959

Money

2024/7/30

{"money_value":150,"money_type":005,"reduce":0}

example004

1724513962

Money

2024/7/30

{"money_value":950,"money_type":028,"reduce":1}

example002

1724513967

Money

2024/7/30

{"money_value":300,"money_type":002,"reduce":0}

example002

1724513967

Money

2024/7/30

{"money_value":1,"money_type":011,"reduce":0}

example003

1724513962

Money

2024/7/30

{"money_value":3,"money_type":033,"reduce":0}

example004

1724513970

Money

2024/7/30

{"money_value":15,"money_type":005,"reduce":1}

说明

同一个user_id可以出现多条不同的记录。

针对用户是否付费预测和用户是否流失,PolarDB for AI提供了两套Procedure(共6个)去解决。这两套Procedure只适合该举例客户,您可以参考其思路搭建自己的数据处理逻辑。

场景

函数

函数说明

输出表

用户付费场景

gen_user_label_charge(seq_time_start,seq_time_end,label_time_start,label_time_end)

用于生成用户是否付费的标记数据。对于seq_time_start这一日期产生的新用户,判断其在label_time_startlabel_time_end时间段是否有付费事件产生,发生付费为1,否则为0。其中:

  • seq_time_start:表示MN中的M的起始日期。

  • seq_time_end:表示MN中的M的结束日期。

  • label_time_start:表示MN中的N的起始日期。

  • label_time_end:表示MN中的N的结束日期。

user_label_charge:会生成两类数据,一类是user_id,另一类是标记数据的标签target。

gen_sequential_output_charge(seq_time_start,seq_time_end,label_time_start,label_time_end)

用于生成付费场景下的用户行为序列,并按照时间戳先后顺序生成时间序列。其中:

  • seq_time_start:表示MN中的M的起始日期。

  • seq_time_end:表示MN中的M的结束日期。

  • label_time_start:表示MN中的N的起始日期。

  • label_time_end:表示MN中的N的结束日期。

sequential_output_charge:会生成三类数据:用户ID,数据特征数据,是否付费target

gen_user_label_money(seq_time_start,seq_time_end,label_time_start,label_time_end)

用于生成用户付费金额的标记数据。对于seq_time_start这一日期产生的新用户,统计其在label_time_startlabel_time_end时间段内的具体付费金额,记为target。其中:

  • seq_time_start:表示MN中的M的起始日期。

  • seq_time_end:表示MN中的M的结束日期。

  • label_time_start:表示MN中的N的起始日期。

  • label_time_end:表示MN中的N的结束日期。

user_label_money:会生成两类数据,一类是user_id,另一类是标记数据的标签target

gen_sequential_output_money(seq_time_start,seq_time_end,label_time_start,label_time_end)

用于生成付费场景下的用户行为序列,并按照时间戳先后顺序生成时间序列。其中:

  • seq_time_start:表示MN中的M的起始日期。

  • seq_time_end:表示MN中的M的结束日期。

  • label_time_start:表示MN中的N的起始日期。

  • label_time_end:表示MN中的N的结束日期。

sequential_output_charge:会生成三类数据:用户ID,数据特征数据,付费金额target

用户流失场景

gen_user_label_lose(seq_time_start,seq_time_end,label_time_start,label_time_end)

用于生成用户是否流失的标记数据。判断其在对于seq_time_startseq_time_end这一日期中的所有活跃用户,判断其在label_time_startlabel_time_end时间段是否有行为事件产生,如果没有任何活跃事件则标记为1,否则为0。其中:

  • seq_time_start:表示MN中的M的起始日期。

  • seq_time_end:表示MN中的M的结束日期。

  • label_time_start:表示MN中的N的起始日期。

  • label_time_end:表示MN中的N的结束日期。

user_label_lose:会生成两类数据,一类是user_id,另一类是标记数据的标签target

gen_sequential_output_lose(seq_time_start,seq_time_end,label_time_start,label_time_end)

用于生成流失场景下的用户行为序列,并按照时间戳先后顺序生成时间序列。其中,

  • seq_time_start:表示MN中的M的起始日期

  • seq_time_end:表示MN中的M的结束日期

  • label_time_start:表示MN中的N的起始日期

  • label_time_end:表示MN中的N的结束日期

sequential_output_charge:会生成三类数据:用户ID,数据特征数据,是否流失target

说明

sequential_output_charge就是一天的用户序列的训练数据。可以通过修改时间参数,得到新的一天的训练数据。

付费预测(77)

训练数据构造分两步,首先是调用gen_user_label_charge构造用户标签数据,即对用户是否付费进行标记;其次调用gen_sequential_output_charge将用户的行为序列和标记数据关联。执行这两个命令后可以生成表sequential_output_charge

因为一天的数据作为训练数据往往数据量不够,而且数据可能存在波动,需要多取一些天作为训练数据。可以通过重复调用这两个procedure,通过将日期往后推移来生成更多的数据。比如先生成20240720的数据,再继续生成20240721,20240722……。

最终的训练数据表的样例如下:

train_start_date

train_end_date

test_start_date

test_end_date

user_id

is_prepay

target

part_date

event_list

stats_item_list

stats_event_list

num_event

max_level

max_viplevel

val_row

2024/7/20

2024/7/26

2024/7/27

2024/8/2

example001

1

0

2024/7/20

[1,12,44,334]

0,12,22,21,231,1

1,1,3,21,12

4

43

600

0

2024/7/21

2024/7/27

2024/7/28

2024/8/3

example002

0

1

2024/7/21

[1,12,44,334,234,22]

2,34,12,12,2,90

23,0,2,1,1

6

3

600

0

2024/7/20

2024/7/26

2024/7/27

2024/8/2

example007

0

0

2024/7/20

[1,12,2,334]

0,12,2,21,231,1

0,1,3,21,12

4

2

1200

1

2024/7/21

2024/7/27

2024/7/28

2024/8/3

example008

1

1

2024/7/21

[1,12,44,1,234,22,2,32]

2,34,2,12,2,90

9,0,2,1,1

8

19

1200

1

说明
  • train_start_date:表示MN中的M的起始日期。

  • train_end_date:表示MN中的M的结束日期。

  • test_start_date:表示MN中的N的起始日期。

  • test_end_date:表示MN中的N的结束日期。

  • user_id:用户ID。

  • is_prepay:表示是否在M天内已经付费,1表示已付费,0表示未付费。

  • target:表示是否在N天内已经付费,1表示已付费,0表示未付费。

  • part_date:表示按天加工的数据表的日期,通常和train_start_date一致。

  • event_list:游戏行为构成的时间序列,按发生事件排序。

  • stats_item_list:游戏道具出现频数列表,按游戏道具的ID排序。

  • stats_event_list:游戏行为频数列表,按游戏行为ID排序。

  • num_event:事件总数量。

  • max_level:最高等级。

  • max_viplevel:最高VIP等级。

对待推理的数据,因为我们需要预测未来用户是否付费,所以我们无法知道用户标签,推理数据的生成只需要构造用户标签数据。

最终的推理数据表的样例如下:

train_start_date

train_end_date

test_start_date

test_end_date

user_id

is_prepay

target

part_date

event_list

stats_item_list

stats_event_list

num_event

max_level

max_viplevel

2024/7/20

2024/7/26

2024/7/27

2024/8/2

example001

1

0

2024/7/20

[1,12,44,334]

0,12,22,21,231,1

1,1,3,21,12

4

43

600

2024/7/21

2024/7/27

2024/7/28

2024/8/3

example002

0

0

2024/7/21

[1,12,44,334,234,22]

2,34,12,12,2,90

23,0,2,1,1

6

3

600

2024/7/20

2024/7/26

2024/7/27

2024/8/2

example007

0

0

2024/7/20

[1,12,2,334]

0,12,2,21,231,1

0,1,3,21,12

4

2

1200

2024/7/21

2024/7/27

2024/7/28

2024/8/3

example008

1

0

2024/7/21

[1,12,44,1,234,22,2,32]

2,34,2,12,2,90

9,0,2,1,1

8

19

1200

说明

由于target的区间不存在(未知),默认全部置为0。

流失预测(714)

和付费预测类似,训练数据构造分两步,首先是利用gen_user_label_lose构造用户标签数据,即对用户是否流失进行标记。其次再用gen_sequential_output_lose将用户的行为序列和标记数据关联。与付费预测不同的是,是否流失是看未来一段时间内是否有用户行为记录,理论上来说,流失的用户的用户行为是空的。因此,需要用之前一段时间的用户行为记录以UIDKey,去LEFT JOIN未来一段时间的用户行为数据,空的数据即为用户已经流失。因为一天的数据作为训练数据可能数据量不够,而且数据可能存在波动。可以通过重复调用这两个方法,生成更多的数据。

模型开发及上线

分类模型

说明
  • 分类算法用于将输入数据分配到离散的类别标签中。目标变量在分类问题中是有限的类别或标签。

  • 通常用于识别或区分不同类别的任务,例如垃圾邮件检测(三个类别:垃圾邮件、非垃圾邮件)、图像分类(多个类别:狗、猫、鸟等)等。

  1. 模型创建

    1. 常见分类模型包括流失预测77,1414;付费预测77,147等,由于与行为特征相关,流失预测往往比付费预测效果更优。我们会以流失场景讲解如何创建模型:

      训练表:GameName_train_val_lose_7_to_14_2024_07_20_2024_07_26,训练表示例:

      train_start_date

      train_end_date

      test_start_date

      test_end_date

      user_id

      is_prepay

      target

      part_date

      event_list

      stats_item_list

      stats_event_list

      num_event

      max_level

      max_viplevel

      val_row

      2024/7/20

      2024/7/26

      2024/7/27

      2024/8/9

      example001

      1

      0

      2024/7/20

      [1,12,2,1]

      0,1,1

      1,2,32

      4

      43

      600

      0

      2024/7/21

      2024/7/27

      2024/7/28

      2024/8/10

      example002

      1

      0

      2024/7/21

      [1,12,2,134,23]

      3,1,5

      8,90,3

      5

      3

      600

      0

      2024/7/26

      2024/8/1

      2024/8/2

      2024/8/15

      example007

      1

      0

      2024/7/26

      [1,12,2,134,23,2,12]

      1,2,3

      3,4,5

      7

      2

      1200

      1

      说明

      其中,训练数据表中,所需分区时间段的数据被合并至同一张表中。关键列说明如下:

      • event_list:游戏行为构成的时间序列,按发生事件排序。

      • stats_item_list:游戏道具出现频数列表,按游戏道具的ID排序。

      • stats_event_list:游戏行为频数列表,按游戏行为ID排序。

      • num_event:事件总数量。

      • max_level:最高等级。

      • max_viplevel:最高VIP等级。

      • val_row:区别训练集和验证集的标记:0表示训练集、1表示验证集。

      • target:是否流失,1表示流失,0表示未流失。

      • 其他列并不是必需的,可以忽略。

    2. 训练SQL:

      -- 使用前确保原先的同名模型已被删除
      /*polar4ai*/ CREATE MODEL GameName_7to14_train_val_lose_20240720_20240726
      WITH (model_class='bst', 
      x_cols='event_list,max_level,max_viplevel,num_event,stats_item_list,stats_event_list', 
      y_cols='target',
      model_parameter=(model_task_type='classification',
                  window_size=100,
                  success_id=2,
                  sequence_length=3000,
                  batch_size=128,
                  learning_rate=0.002,
                  max_epoch=5,
                  val_flag=1,
                  val_metric='f1score',
                  auto_data_statics='on',
                  auto_heads=0,
                  num_heads=8,
                  version=1,
                  data_normalization=1,
                  x_seq_cols='event_list',
                  x_value_cols='max_level,max_viplevel,num_event',
                  x_statics_cols='stats_item_list,stats_event_list',
      			remove_seq_adjacent_duplicates = 'on'
      						)) 
      AS (SELECT * FROM GameName_train_val_lose_7_to_14_2024_07_20_2024_07_26);
      说明
      • success_id:对应代表付费的行为id,流失可以不填。

      • 生成模型名:GameName_7to14_train_val_lose_20240720_20240726。

  2. 模型微调

    深度学习模型涉及的参数很多,原生的调优的过程比较复杂,涉及到的参数比较多。目前,我们已经尽量将模型调优封装到以下参数中:

    • window_size:此参数用来对行为ID进行嵌入编码,因此不能小于行为ID最大值加1,同时不需要设置过大,保证embedding过程正确即可。

    • sequence_length:用于表示行为序列在算法模型中参与运算的长度,此参数越大,代表包含信息量越大,然而在数据集数量偏少时,例如小于10万条数据,sequence_length参数增加使得模型参数无法充分得到训练。sequence_length过小会导致信息不充分,因此,适宜的sequence_length应当在1003000之间,根据数据量自行调节。

    • batch_size:此参数指的是在一次迭代中用于训练模型的样本数量。在显存/内存允许的范围内不应当设置过小(比如2/4/8),可适当增加batch_size提高模型迭代速度,参数设置往往是2的指数,比如16/32/64/128。batch_size过大时,会有爆内存和GPU显存的风险。

    • learning_rate:控制着优化算法在迭代过程中更新模型权重的步长大小。具体来说,学习率决定了每次参数更新时应当沿着损失函数梯度方向移动的量。过小的学习率会导致收敛速度慢,模型可能需要很多次迭代才能达到较好的结果,同时容易陷入局部最优,而无法探索到全局更优解。过大的学习率表现不稳定,损失函数可能在震荡,导致无法收敛。模型可能会在损失函数的高处爆炸,导致失去学习效果。可以在0.1-0.0001之间逐渐调节,观察验证效果,取最优。

    • auto_data_statics:指BST模型内置的数据统计过程,并将统计后的数据加入到特征中来,比如每种行为出现的次数。

    • auto_heads以及num_heads:指是否自动进行多注意力头数量设置。如果设置为1时,会根据window_sizesequence_length进行自动取值,有一定概率出现显存不足的风险。设置为0时,可自行设置多注意力头数量(num_heads)。多注意力头是Transformer模型中的一个重要组成部分。它通过并行地利用多个注意力头来捕捉输入数据中不同的子空间信息,从而使得模型能够更好地学习和表示输入序列的复杂特征。增加注意力头数量,可以学习到更多的关系和特征,但有可能导致过拟合。减少注意力头数量,可能会导致模型简单化,无法捕捉到输入数据中的某些重要信息。通常需要通过实验来找到最佳的注意力头数量。可以从一个较小的值(如24)开始,逐渐增加,观察在验证集上的表现。

    • data_normalization:用于指定x_value_colsx_statics_cols的指定列数据是否进行归一化操作。此归一化由BST自动完成,因此需要数据为整数或者浮点型,但会带来一定误差,因此建议用户在使用BST前自行手动对数据进行归一化。

    • remove_seq_adjacent_duplicates:用于对x_seq_cols的数据进行去重操作,比如'[1,1,2,2,3,3,1,2,3]',去重后为'[1,2,3,1,2,3]'。用于去除冗余数据,提高向量计算准确性。

    • x_seq_cols:一般是统计类的序列特征,例如每种道具出现的次数等。

    • x_value_cols:一般是离散类的数值特征,例如最大等级、行为次数等。

  3. 模型评估

    PolarDB for AI支持直接调用Evaluate算子进行模型效果评估,生成预测数据集后可跳过Predict环节,直接将预测数据集作为输入进行评估(该算子将输出预测结果的OSS下载链接和评估指标)。

    1. 待评估的数据表示例如下:

      train_start_date

      train_end_date

      test_start_date

      test_end_date

      user_id

      is_prepay

      target

      part_date

      event_list

      stats_item_list

      stats_event_list

      num_event

      max_level

      max_viplevel

      2024/7/20

      2024/7/26

      2024/7/27

      2024/8/9

      example001

      1

      0

      2024/7/20

      [1,12,2,1]

      0,1,1

      1,2,32

      4

      43

      600

      2024/7/21

      2024/7/27

      2024/7/28

      2024/8/10

      example002

      1

      0

      2024/7/21

      [1,12,2,134,23]

      3,1,5

      8,90,3

      5

      3

      600

      2024/7/26

      2024/8/1

      2024/8/2

      2024/8/15

      example007

      1

      1

      2024/7/26

      [1,12,2,134,23,2,12]

      1,2,3

      3,4,5

      7

      2

      1200

      说明

      分区时间为20240728,target已知。

    2. 对待评估的数据表进行模型评估:

      /*polar4ai*/SELECT user_id,target FROM EVALUATE (MODEL GameName_7to14_train_val_lose_20240720_20240726, 
      SELECT * FROM GameName_predict_lose_7_to_14_2024_07_28_2024_07_28) WITH 
      (x_cols = 'event_list,max_level,max_viplevel,num_event,stats_item_list,stats_event_list',y_cols='target',s_cols='user_id,target',metrics='Fscore');
      说明
      • MODEL GameName_7to14_train_val_lose_20240720_20240726:表示模型名称是GameName_7to14_train_val_lose_20240720_20240726,是之前创建模型脚本中指定的模型名称。

      • x_cols:表示需要用到的特征列,通常要和创建模型时用到的xcols一致。

      • y_cols:表示标记列,即用户是否流失的标记。

      • s_cols:表示需要最后结果中要带的列,一般会把user_id带出来,方便后续的数据分析。

      • metrics:评估的标准指标。分类算法推荐用Fscore或者AUC。

      • 运行后会生成一个Task,记录好taskid

    3. 执行如下SQL:

      /*polar4ai*/ SHOW TASK <taskid>;

      可以得到评估的结果。通常输出会是一个Fscore的值,Fscore越高效果越好。

      说明

      结果指标说明:

      • 准确率( Precision ):用户流失预测模型中,准确率指模型识别出来的流失人数且真实付费/模型识别出来的总流失人数。

      • 召回率(Recall):用户流失预测模型中,召回率指模型识别出来流失且真实流失人数与真实付费总人数。

      • F1 分数(FScore):指准确率和召回率的调和平均值,用于综合考虑模型的准确性和召回能力。FScore=2×(Precision×Recall)/( Precision+Recall)。

      例如:

      总样本数:100人。模型预测付费人数:80(其中70人真实付费,10人真实未付费),预测不付费人数:20人(其中15人真实未付费,5人真实付费)。

      则准确率=70/80=87.5%;召回率=70/(70+5)=93.3%;Fscore=2*(0.875*0.933)/( 0.875+0.933 )=90.3%。

  4. 模型推理

    • 待预测表:GameName_predict_lose_7_to_14_2024_07_28_2024_07_28

    • 预测结果表:res_GameName_predict_lose_7_to_14_2024_07_28_2024_07_28

    • 使用模型名:GameName_7to14_train_val_lose_20240720_20240726

    数据表示例如下:

    train_start_date

    train_end_date

    test_start_date

    test_end_date

    user_id

    is_prepay

    target

    part_date

    event_list

    stats_item_list

    stats_event_list

    num_event

    max_level

    max_viplevel

    2024/7/28

    2024/8/3

    2024/8/4

    2024/8/17

    example001

    1

    0

    2024/7/28

    [1,2,3,3,3]

    0,1,2

    1,2,3

    5

    43

    600

    2024/7/28

    2024/8/3

    2024/8/4

    2024/8/17

    example002

    1

    0

    2024/7/28

    [2,23,4]

    4,5,2

    3,4,5

    3

    3

    600

    2024/7/28

    2024/8/3

    2024/8/4

    2024/8/17

    example003

    0

    0

    2024/7/28

    [9,1,2,3]

    1,3,2

    1,2,45

    4

    39

    1200

    说明

    由于target的区间不存在(未知),默认全部置为0。

    离线预测

    支持3种模式得到离线预测的结果数据:

    • 离线预测不写表:预测的结果会存储到一个OSS文件中,可以手动下载OSS地址对应的文件。适用于把数据结果嵌入到已有系统中。

      /*polar4ai*/SELECT user_id,target FROM PREDICT (MODEL GameName_7to14_train_val_lose_20240720_20240726, 
      SELECT * FROM GameName_predict_lose_7_to_14_2024_07_28_2024_07_28) WITH 
      (x_cols= 'event_list,max_level,max_viplevel,num_event,stats_item_list,stats_event_list', s_cols='user_id,target', mode='async');
      说明

      运行后会生成一个Task,记录好taskid

      执行以下命令,如果任务完成(Finish)后,会得到一个OSS地址,OSS文件即结果文件:

      /*polar4ai*/ SHOW TASK <taskid>;
    • 离线预测写入数据库表:预测的结果会存储到PolarDB for AI数据库下的指定数据表中。

      -- 结果存在polar4ai数据库中
      /*polar4ai*/SELECT user_id,target FROM PREDICT (MODEL GameName_7to7_train_val_charge_sum_20240720_20240730,SELECT * FROM GameName_predict_lose_7_to_14_2024_07_28_2024_07_28) WITH (x_cols= 'event_list,max_level,max_viplevel,num_event,stats_item_list,stats_event_list',s_cols='user_id,target', mode='async', into_type='regular',primary_key='user_id') into res_GameName_predict_lose_7_to_14_2024_07_28_2024_07_28;

      polar4ai.res_GameName_predict_lose_7_to_14_2024_07_28_2024_07_28是结果表。

      /*polar4ai*/show task `your-task-id`;
      SELECT COUNT(*) FROM polar4ai.res_GameName_predict_lose_7_to_14_2024_07_28_2024_07_28;
      SELECT * FROM polar4ai.res_GameName_predict_lose_7_to_14_2024_07_28_2024_07_28;
      重要
      • 需在控制台建立名为polar4ai数据库,并对当前操作账号与AI节点账号配置polar4ai数据库的读写权限。

      • 预测结果数据将先生成OSS下载链接,再执行表更新操作,如果更新失败会抛出错误信息,但不会返回具体数据行。通常需要查看待预测的表中是否存在脏数据。

      • SELECT要指明选择的列以及主键,不能使用SELECT *,也不能写入内容过长的列(例如event_list,1000条数据不大于3M),否则会导致写入热存表失败。

      • 因为是异步写表逻辑,不会返回写表结束终止条件,需要通过SELECT COUNT(*) FROM polar4ai.your_table_name;来判断写入行数是否完整。

      • 写数据库表需持续占用AI节点(不能同时进行模型训练和预测)。

    • 离线预测写冷存表:预测的结果会存储到polar4ai数据库下的一个冷存表中,存储价格会相对便宜,但查询性能会慢一些。更多信息,请参见AI模型推理结果写回数据库

      -- 结果存在polar4ai数据库中
      /*polar4ai*/SELECT user_id,target FROM PREDICT (MODEL GameName_7to7_train_val_charge_sum_20240720_20240730,
      SELECT * FROM GameName_predict_lose_7_to_14_2024_07_28_2024_07_28) WITH 
      (x_cols= 'event_list,max_level,max_viplevel,num_event,stats_item_list,stats_event_list',s_cols='user_id,target', mode='async', into_type='db') into res_GameName_predict_lose_7_to_14_2024_07_28_2024_07_28;

      执行以下命令,如果任务完成(Finish)后,则证明写入冷存表成功:

      /*polar4ai*/ SHOW TASK `94xxxxxx-xxxx-xxxx-xxxx-xxxxxxd0e18`;

    在线预测

    /*polar4ai*/SELECT user_id,target FROM PREDICT (MODEL GameName_7to14_train_val_lose_20240720_20240726, 
    SELECT * FROM GameName_predict_lose_7_to_14_2024_07_28_2024_07_28) WITH 
    (x_cols= 'event_list,max_level,max_viplevel,num_event,stats_item_list,stats_event_list',s_cols='user_id,target');
    说明
    • s_cols:要从待预测的表中带到结果表中的列。

    • 结果会直接返回,在线预测支持的表的行数不超过100行。如果超过了,会自动截断。如果需要得到大量预测结果,请使用离线预测。

回归模型

说明
  • 回归算法用于预测连续型数值变量。目标变量在回归问题中是一个实数。

  • 通常用于预测数值的任务,例如房价预测、股票价格预测、温度预测等。

  1. 模型创建

    常见付费模型包括付费金额预测77、714、147等。下文将以付费金额场景讲解如何创建模型:

    训练表:GameName_train_val_money_7_to_14_2024_07_20_2024_07_26

    训练表样例:

    train_start_date

    train_end_date

    test_start_date

    test_end_date

    user_id

    is_prepay

    target

    part_date

    event_list

    stats_item_list

    stats_event_list

    num_event

    max_level

    max_viplevel

    val_row

    2024/7/20

    2024/7/26

    2024/7/27

    2024/8/9

    example001

    1

    1.9

    2024/7/20

    [1,12,2,1]

    0,1,1

    1,2,32

    4

    43

    600

    0

    2024/7/21

    2024/7/27

    2024/7/28

    2024/8/10

    example002

    1

    20

    2024/7/21

    [1,12,2,134,23]

    3,1,5

    8,90,3

    5

    3

    600

    0

    2024/7/26

    2024/8/1

    2024/8/2

    2024/8/15

    example007

    1

    99

    2024/7/26

    [1,12,2,134,23,2,12]

    1,2,3

    3,4,5

    7

    2

    1200

    1

    说明

    训练数据表中,所需分区时间段的数据被合并至同一张表中,故存在多个分区日期。event_list被处理为行为序列,target为预测时间段内的目标结果(付费金额)。

    训练SQL:

    /*polar4ai*/ CREATE MODEL GameName_7to14_train_val_money_20240720_20240726
    WITH (model_class='bst', 
    x_cols='event_list,max_level,max_viplevel,num_event,stats_item_list,stats_event_list', 
    y_cols='target',
    model_parameter=(model_task_type='regression',
                window_size=100,
                success_id=2,
                sequence_length=3000,
                batch_size=128,
                learning_rate=0.002,
                max_epoch=5,
                val_flag=1,
                val_metric='mse',
                auto_data_statics='on',
                auto_heads=0,
                num_heads=8,
                version=1,
                data_normalization=1,
                x_seq_cols='event_list',
                x_value_cols='max_level,max_viplevel,num_event',
                x_statics_cols='stats_item_list,stats_event_list',
    			remove_seq_adjacent_duplicates = 'on'
    						)) 
    AS (SELECT * FROM GameName_train_val_money_7_to_14_2024_07_20_2024_07_26);
    说明

    生成模型名:GameName_7to14_train_val_money_20240720_20240726。

  2. 模型微调

    深度学习模型涉及的参数很多,原生的调优的过程比较复杂,涉及到的参数比较多。目前,我们已经尽量将模型调优封装到以下参数中:

    • window_size:此参数用来对行为ID进行嵌入编码,因此不能小于行为ID最大值加1,同时不需要设置过大,保证embedding过程正确即可。

    • sequence_length:用于表示行为序列在算法模型中参与运算的长度,此参数越大,代表包含信息量越大,然而在数据集数量偏少时,例如小于10万条数据,sequence_length参数增加使得模型参数无法得到充分训练。sequence_length过小会导致信息不充分,因此,适宜的sequence_length应当在1003000之间,根据数据量自行调节。

    • batch_size:此参数指的是在一次迭代中用于训练模型的样本数量。在显存/内存允许的范围内不应当设置过小(比如2/4/8),可适当增加batch_size提高模型迭代速度,参数设置往往是2的指数,比如16/32/64/128。batch_size过大时,会有爆内存和GPU显存的风险。

    • learning_rate:控制着优化算法在迭代过程中更新模型权重的步长大小。具体来说,学习率决定了每次参数更新时应当沿着损失函数梯度方向移动的量。过小的学习率会导致收敛速度慢,模型可能需要很多次迭代才能达到较好的结果,同时容易陷入局部最优,而无法探索到全局更优解。过大的学习率表现不稳定,损失函数可能在震荡,导致无法收敛。模型可能会在损失函数的高处爆炸,导致失去学习效果。可以在0.1-0.0001之间逐渐调节,观察验证效果,取最优。

    • auto_data_statics:指bst模型内置的数据统计过程,并将统计后的数据加入到特征中来,比如每种行为出现的次数。

    • auto_heads以及num_heads:指是否自动进行多注意力头数量设置。如果设置为1时,会根据window_sizesequence_length进行自动取值,有一定概率出现显存不足的风险。设置为0时,可自行设置多注意力头数量(num_heads)。多注意力头是Transformer模型中的一个重要组成部分。它通过并行地利用多个注意力头来捕捉输入数据中不同的子空间信息,从而使得模型能够更好地学习和表示输入序列的复杂特征。增加注意力头数量:可以学习到更多的关系和特征,但有可能导致过拟合。减少注意力头数量:可能会导致模型简单化,无法捕捉到输入数据中的某些重要信息。通常需要通过实验来找到最佳的注意力头数量。可以从一个较小的值(如24)开始,逐渐增加,观察在验证集上的表现。

    • data_normalization:用于指定x_value_colsx_statics_cols的列数据是否进行归一化操作。此归一化由BST自动完成,因此需要数据为整数或者浮点型,但可能会带来一定误差。

    • remove_seq_adjacent_duplicates:用于对x_seq_cols的数据进行去重操作,比如'[1,1,2,2,3,3,1,2,3]',去重后变成'[1,2,3,1,2,3]'。用于去除冗余数据,提高向量计算准确性。

    • x_seq_cols:一般是统计类的序列特征,例如每种道具出现的次数等。

    • x_value_cols:一般是离散类的数值特征,例如最大等级、行为次数等。

  3. 模型评估

    PolarDB for AI支持直接调用Evaluate算子进行模型效果评估,生成预测数据集后可跳过Predict环节,直接将预测数据集作为输入进行评估。

    示例:

    train_start_date

    train_end_date

    test_start_date

    test_end_date

    user_id

    is_prepay

    target

    part_date

    event_list

    stats_item_list

    stats_event_list

    num_event

    max_level

    max_viplevel

    2024/7/20

    2024/7/26

    2024/7/27

    2024/8/9

    example001

    1

    123.32

    2024/7/20

    [1,12,2,1]

    0,1,1

    1,2,32

    4

    43

    600

    2024/7/21

    2024/7/27

    2024/7/28

    2024/8/10

    example002

    1

    9

    2024/7/21

    [1,12,2,134,23]

    3,1,5

    8,90,3

    5

    3

    600

    2024/7/26

    2024/8/1

    2024/8/2

    2024/8/15

    example007

    1

    2.1

    2024/7/26

    [1,12,2,134,23,2,12]

    1,2,3

    3,4,5

    7

    2

    1200

    说明

    分区时间为20240728,target已知。

    对待评估的数据表进行模型评估:

    /*polar4ai*/SELECT user_id,target FROM EVALUATE (MODEL GameName_7to14_train_val_money_20240720_20240726, 
    SELECT * FROM GameName_predict_money_7_to_14_2024_07_28_2024_07_28) WITH 
    (x_cols = 'event_list,max_level,max_viplevel,num_event,stats_item_list,stats_event_list',y_cols='target',s_cols='user_id,target',metrics='mse');
    说明
    • GameName_7to14_train_val_money_20240720_20240726:模型名称,是之前创建模型脚本中指定的模型名称。

    • x_cols:表示需要用到的特征列,通常要和创建模型时用到的xcols一致。

    • y_cols:表示标记列,即用户是付费金额。

    • s_cols:表示需要最后结果中要带的列,一般会把user_id带出来,方便后续的数据分析。

    • metrics:评估的标准指标。回归算法推荐用mse或者r2_score。

    • 运行后会生成一个task,记录好taskid。

    执行如下代码:

    /*polar4ai*/ SHOW TASK <taskid>;

    可以得到评估的结果。

    说明

    结果指标:

    • 均方误差(mse):MSE越小越好,因为这意味着模型的预测值与实际值越接近。

    • 决定系数(r2_score):表示解释变量能够解释因变量变化的比例。其值范围在01之间。越高越好。

  4. 模型推理

    • 待预测表:GameName_predict_money_7_to_14_2024_07_28_2024_07_28

    • 预测结果表:res_GameName_predict_money_7_to_14_2024_07_28_2024_07_28

    • 使用模型名:GameName_7to14_train_val_money_20240720_20240726

    表示例:

    train_start_date

    train_end_date

    test_start_date

    test_end_date

    user_id

    is_prepay

    target

    part_date

    event_list

    stats_item_list

    stats_event_list

    num_event

    max_level

    max_viplevel

    2024/7/28

    2024/8/3

    2024/8/4

    2024/8/17

    example001

    1

    9.2

    2024/7/28

    [1,2,3,3,3]

    0,1,2

    1,2,3

    5

    43

    600

    2024/7/28

    2024/8/3

    2024/8/4

    2024/8/17

    example002

    1

    8.1

    2024/7/28

    [2,23,4]

    4,5,2

    3,4,5

    3

    3

    600

    2024/7/28

    2024/8/3

    2024/8/4

    2024/8/17

    example003

    0

    2.2

    2024/7/28

    [9,1,2,3]

    1,3,2

    1,2,45

    4

    39

    1200

    说明

    由于target的区间不存在(未知),默认全部置为0。

    离线预测

    我们支持3种模式得到离线预测的结果数据:

    • 离线预测不写表:预测的结果会存储到一个OSS文件中,可以手动下载OSS地址对应的文件。适用于把数据结果嵌入到已有系统中。

      /*polar4ai*/SELECT user_id,target FROM PREDICT (MODEL GameName_7to14_train_val_money_20240720_20240726, 
      SELECT * FROM GameName_predict_money_7_to_14_2024_07_28_2024_07_28) WITH 
      (x_cols= 'event_list,max_level,max_viplevel,num_event,stats_item_list,stats_event_list',s_cols='user_id,target', mode='async');
      说明

      运行后会生成一个Task,记录好taskid

      执行以下命令,如果任务完成(finish)后,会得到一个OSS地址,OSS文件即结果文件:

      /*polar4ai*/ SHOW TASK <taskid>;
    • 离线预测写数据库表:预测的结果会存储到polar4ai数据库下的指定数据表中。

      -- 结果存在polar4ai数据库中
      /*polar4ai*/SELECT user_id,target FROM PREDICT (MODEL GameName_7to7_train_val_charge_sum_20240720_20240730,
      SELECT * FROM GameName_predict_money_7_to_14_2024_07_28_2024_07_28) WITH 
      (x_cols= 'event_list,max_level,max_viplevel,num_event,stats_item_list,stats_event_list',s_cols='user_id,target', mode='async', into_type='regular',primary_key='user_id'
      ) into res_GameName_predict_money_7_to_14_2024_07_28_2024_07_28;

      polar4ai.res_GameName_predict_money_7_to_14_2024_07_28_2024_07_28是结果表。

      /*polar4ai*/SHOW TASK `your-task-id`;
      SELECT COUNT(*) FROM polar4ai.res_GameName_predict_money_7_to_14_2024_07_28_2024_07_28;
      SELECT * FROM polar4ai.res_GameName_predict_money_7_to_14_2024_07_28_2024_07_28;
      说明
      • 需在控制台建立名为polar4ai数据库,并对当前操作账号与AI节点账号配置polar4ai数据库的读写权限

      • 预测结果数据将先生成OSS下载链接,再执行表更新操作,如果更新失败会抛出错误信息,但不会返回具体数据行。通常需要查看待预测的表中是否存在脏数据。

      • SELECT要指明选择的列以及主键,不能使用SELECT *,也不能写入内容过长的列(例如event_list,1000条数据不大于3M),否则会导致写入热存表失败。

      • 因为是异步写表逻辑,不会返回写表结束终止条件,需要通过SELECT COUNT(*) FROM polar4ai.your_table_name;来判断写入行数是否完整。

      • 写数据库表需持续占用AI节点(不能同时进行模型训练和预测)。

    • 离线预测写冷存表:预测的结果会存储到polar4ai数据库下的一个冷存表中,存储价格会相对便宜,但查询性能会慢一些。更多信息,请参见AI模型推理结果写回数据库

      -- 结果存在polar4ai数据库中
      /*polar4ai*/SELECT user_id,target FROM PREDICT (MODEL GameName_7to7_train_val_charge_sum_20240720_20240730,
      SELECT * FROM GameName_predict_money_7_to_14_2024_07_28_2024_07_28) WITH 
      (x_cols= 'event_list,max_level,max_viplevel,num_event,stats_item_list,stats_event_list',s_cols='user_id,target', mode='async', into_type='db') into res_GameName_predict_money_7_to_14_2024_07_28_2024_07_28;

      执行以下命令,如果任务完成(Finish)后,则证明写入冷存表成功:

      /*polar4ai*/ SHOW TASK `94xxxxxx-xxxx-xxxx-xxxx-xxxxxxd0e18`;

    在线预测

    /*polar4ai*/SELECT user_id,target FROM PREDICT (MODEL GameName_7to14_train_val_money_20240720_20240726, 
    SELECT * FROM GameName_predict_money_7_to_14_2024_07_28_2024_07_28) WITH 
    (x_cols= 'event_list,max_level,max_viplevel,num_event,stats_item_list,stats_event_list',s_cols='user_id,target');
    说明
    • s_cols:要从待预测的表中带到结果表中的列。

    • 结果会直接返回,在线预测支持的表的行数不超过100行。如果超过了,会自动截断。如果需要得到大量预测结果,请使用离线预测。

FAQ

数据加工相关

Q:训练(Train)和验证(Validation)数据比例一般设置多少合适?

A:训练和验证数据的比例可以控制在7:3或者8:2。

数据输入类型相关

Q:数据输入需要注意哪些问题?

A:event_list以及x_seq_colsx_statics_cols相关的列需为LONGTEXT类型;数据表中不支持例如'男''女'的文本类型,请映射成整数或浮点数。

任务调优相关

Q:通常在游戏领域中,正样本(付费/流失)的数量相对负样本(未付费/未流失)会偏少,出现正负样本不均衡(正负样本小于1:3),要想达到比较好的效果,应该如何处理?

A:这种情况,一般有两类方法去处理:

  • 考虑进行用户分层(比如分出付费潜力高/低的用户),在不同用户下,分别训练模型。例如在付费预测MN中,我们发现如果用户在M天内付费了,那么他在N天内付费概率会很大。我们可以将M天内的用户分成付费和未付费的,那么,在这两类用户的数据分布(正负样本比例)会不同。如果在某一类用户中正负样本数据分布均衡,可不用调整数据样本比例训练。对另一类,可以对数据进行下采样。

  • 直接对样本进行下采样,比如将正负样本比例控制在1:3左右。这种方法,通常适用于正负样本比例相差不是很大的情况,在1:100以内。

模型特征相关

Q:我想进一步提升模型效果,在游戏领域中,哪些特征会有效?

A:尽量新增与预测目标相关的特征,比如流失任务应当新增游戏内的行为,如参加工会活动、做副本任务等,付费(金额)预测应当增加和付费有关的闯关行为和统计信息等等。常见特征包括:最大等级、最大VIP(付费等级)、行为次数、每日付费金额、每日和付款相关的行为次数、不同道具出现次数、关卡的统计值、公会数值、点击礼包行为等。