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介绍资料

开题报告:DeepSeek大模型+知识图谱Neo4j电商商品推荐系统

一、研究背景与意义

1.1 研究背景

随着电商行业进入存量竞争阶段,用户面临商品信息过载问题,传统推荐系统(如协同过滤、基于内容的推荐)暴露出三大核心痛点:

  • 数据稀疏性:头部电商平台数据显示,新用户冷启动周期长达3个月,新品推荐转化率不足8%;
  • 语义鸿沟:传统模型依赖结构化数据,无法处理用户评论中的隐喻表达(如“这款手机像板砖”);
  • 可解释性缺失:黑箱模型导致用户对推荐结果信任度低,某头部平台调研显示,仅32%用户认可推荐商品与自身需求的匹配度。

DeepSeek大模型凭借其动态路由混合专家架构(MoE)和万亿级参数规模,在语义理解、长文本推理等任务中表现突出。例如,在美妆类目推荐中,DeepSeek-V3使转化率提升18.7%,较传统Bandit算法效果提升42%。Neo4j图数据库通过原生图存储结构支持复杂关系遍历,其Fabric架构可处理百亿级节点,单服务器每秒查询量达10万+,为跨品类推荐提供技术支撑。

1.2 研究意义

  • 理论意义:探索“大模型语义理解+知识图谱结构化推理”的混合推荐范式,解决传统方法对隐性需求捕捉不足的问题;
  • 实践意义:通过动态权重融合机制,提升推荐多样性(覆盖率提升30%)与可解释性(提供推荐路径依据),助力电商平台转化率提升25%以上。

二、国内外研究现状

2.1 大模型在推荐系统的应用

  • 国际进展:Google的Knowledge Vault通过知识图谱实现语义推理,提升推荐多样性;YouTube Deep Neural Network for YouTube Recommendation(DNN)模型通过多层感知机融合用户历史行为与人口统计学特征,实现端到端推荐。
  • 国内实践:阿里巴巴“AliGraph”在商品关联挖掘中应用图神经网络(GNN),使跨品类推荐占比提升至34%;京东“知途”系统通过图嵌入(TransE)学习商品实体关系,推荐准确率提升15%。
  • DeepSeek优势:其稀疏化训练技术将计算成本降低30%,支持多模态输入(文本+图像),在“红色连衣裙”推荐任务中,同时理解视觉特征(颜色、款式)和语义特征(适用场合、材质),使推荐准确性提升18.7%。

2.2 知识图谱的融合挑战

  • 动态更新问题:新兴电商平台商品关系数据稀缺,导致知识图谱推理能力受限。迁移学习(如预训练GNN)和跨平台图谱对齐是潜在解决方案。
  • 实时性瓶颈:动态图更新与大模型在线推理的延迟问题突出。Neo4j Fabric架构通过分片技术实现线性扩展,结合Spark Streaming处理新增行为数据,同步更新图谱与模型参数。

2.3 现有研究不足

  • 单一模型局限性:大模型缺乏结构化知识约束,知识图谱难以处理非结构化文本;
  • 融合机制缺失:现有研究多聚焦于特征拼接或加权融合,未解决信息丢失问题。

三、研究目标与内容

3.1 研究目标

构建基于DeepSeek大模型与Neo4j知识图谱的混合推荐系统,实现以下目标:

  1. 精准性:在淘宝/京东公开数据集上,推荐准确率(Precision@10)提升25%;
  2. 多样性:推荐覆盖率(Diversity@20)提升40%,跨品类推荐占比增至34%;
  3. 可解释性:提供基于知识图谱的推荐路径(如“用户A→购买→手机X→兼容→耳机Y”)。

3.2 研究内容

  1. 多模态知识图谱构建
    • 数据源整合:融合结构化数据(商品属性、用户行为)、半结构化数据(评论JSON)和非结构化数据(商品描述、图像标签);
    • 动态实体识别:采用BERT+CRF混合模型识别新兴实体(如网红爆款),结合Redis缓存实现增量更新;
    • 元路径推理:通过Cypher查询语言实现多跳推理,挖掘跨品类推荐机会(如“购买篮球鞋→关注运动护具→浏览蛋白粉”)。
  2. DeepSeek大模型融合
    • 语义编码:基于DeepSeek-V3的稀疏注意力机制,生成1024维语义向量,捕捉用户评论中的隐喻表达;
    • 情感分析优化:结合评论情感极性(如“性价比高”→积极)调整推荐权重;
    • 少样本学习:利用LoRA技术微调模型,解决冷启动场景下数据不足的问题。
  3. 动态权重融合机制
    • 注意力机制:根据用户历史行为动态调整大模型与知识图谱的推荐权重;
    • 实时更新:通过Kafka消息队列同步用户新增行为数据,触发模型参数微调。

四、研究方法与技术路线

4.1 研究方法

  • 对比实验法:在相同数据集上对比本系统与纯协同过滤、纯知识图谱方法的准确率与多样性;
  • 用户调研法:通过A/B测试评估推荐结果的可解释性接受度;
  • 案例分析法:选取3C电子产品、美妆等典型品类验证模型效果。

4.2 技术路线


mermaid

1graph TD
2    A[多源数据采集] --> B[Neo4j知识图谱构建]
3    B --> C[DeepSeek语义编码]
4    C --> D[图路径推理]
5    D --> E[动态权重融合]
6    E --> F[推荐结果生成]
7    F --> G[可视化与反馈]
8
  1. 数据采集与预处理
    • 使用Scrapy爬取淘宝/京东评论数据,结合API获取用户行为日志;
    • 通过Pandas清洗数据,处理缺失值与异常值。
  2. 知识图谱构建
    • 定义实体(用户、商品、类别)与关系(“属于”“同品牌”“替代”);
    • 使用Cypher语句导入数据至Neo4j,构建异构图。
  3. DeepSeek模型部署
    • 调用DeepSeek-V3 API生成语义向量,或本地部署量化压缩模型(8位量化,推理速度提升至100FPS);
    • 结合评论情感分析优化推荐权重。
  4. 混合推荐模型训练
    • 采用注意力机制动态加权双塔输出,解决传统加权融合的信息丢失问题;
    • 通过TensorRT优化模型推理速度,支持毫秒级响应。
  5. 系统部署与评估
    • 基于SpringBoot开发后端服务,Vue.js实现前端可视化;
    • 在淘宝/京东公开数据集上测试,对比基线模型(如Wide&Deep、KGAT)的AUC、NDCG指标。

五、预期成果与创新点

5.1 预期成果

  1. 完成系统原型开发,支持千万级商品节点的图查询与毫秒级大模型推理响应;
  2. 在淘宝/京东公开数据集上实现推荐准确率提升25%,多样性指标提升40%;
  3. 申请发明专利1项,发表SCI/EI论文1篇。

5.2 创新点

  1. 模型融合创新:首次将DeepSeek大模型与Neo4j知识图谱结合,通过动态权重融合机制解决传统方法的信息丢失问题;
  2. 动态推理机制:基于元路径推理捕捉用户潜在需求,结合实时行为数据调整推荐策略(如库存预警时推荐兼容配件);
  3. 轻量化部署:采用8位量化技术压缩DeepSeek参数至1/4,支持移动端实时推理。

六、研究计划与进度安排

阶段 时间 任务
1 2026.02-2026.03 文献调研与数据采集工具开发
2 2026.04-2026.05 知识图谱构建与DeepSeek模型微调
3 2026.06-2026.07 混合推荐模型训练与优化
4 2026.08-2026.09 系统集成与可视化开发
5 2026.10-2026.11 测试优化与论文撰写

七、参考文献

[1] Wang H, et al. "KGAT: Knowledge Graph Attention Network for Recommendation." KDD 2019.
[2] DeepSeek官方技术报告. 2024.
[3] Neo4j白皮书. 《Graph Data Platform for E-Commerce》. 2023.
[4] Zhang Y, et al. "Large Language Models for Explainable Recommendation." ACL 2024.
[5] 邱锡鹏. 神经网络与深度学习[M]. 机械工业出版社, 2020.

运行截图

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