arXiv:2604.17878v3 [cs.IR] · 2026-05-12 · Tencent Inc.

RankUp:面向大规模广告推荐系统的高排名表示

RankUp: Towards High-rank Representations for Large Scale Advertising Recommender Systems
Jin Chen*、Shangyu Zhang*、Bin Hu*、Chao Zhou*†(*共同一作,†通讯作者)、Junwei Pan、Gengsheng Xue、Wentao Ning、Gengyu Weng、Wang Zheng、Shaohua Liu、Zeen Xu、Chengyuan Mai、Shijie Quan、Tingyu Jiang、Lifeng Wang、Shudong Huang、Chengguo Yin、Haijie Gu、Jie Jiang
机构:腾讯(Tencent Inc.)
关键词:Recommender Systems 关键词:Dimensional Collapse 部署:微信视频号 / 公众号 / 朋友圈 论文:9 页

核心成果(线上全量部署)

+3.41%
微信视频号 GMV
+4.81%
微信公众号 GMV
+2.12%
微信朋友圈 GMV

RankUp 已在腾讯微信(视频号、公众号、朋友圈)的 pCVR 模型中全量部署,服务 100% 线上流量。论文估计带来的提升对应每年数亿美元的营收增长。

摘要 Abstract

推荐系统的 Scaling Laws 已被反复验证——基于 MetaFormer 的架构持续受益于增加模型深度、隐藏维度与用户行为序列长度。然而,表示能力(representation capacity)是否随参数增长成比例提升,仍未被探索。

此前对 RankMixer 的研究揭示:token 表示的有效秩(effective rank)在各层间呈现"阻尼振荡"轨迹——不随深度持续增长,在更深层甚至退化。受此启发,本文提出 RankUp:一种通过对稀疏特征做随机排列拆分、多嵌入范式、全局 token 整合、交叉预训练嵌入 token 来缓解表示坍缩、增强表达能力的架构。

RankUp 已在微信视频号、公众号、朋友圈大规模生产环境中全量部署,GMV 分别提升 3.41%、4.81%、2.12%。

问题:为什么参数变大≠表示变好

表示坍缩 / 维度坍缩(Representation Collapse)

现有方法大多假设"模型越大表示越好",却忽视了内在的结构性约束。仅靠 scaling 常出现收益递减,额外参数对有效容量贡献甚微,甚至在深层加剧表示坍缩——学到的表示集中在低维子空间,降低模型区分用户与物品的能力。

  • 有效秩阻尼振荡:随深度增加,token 表示的有效秩不单调增长,初期扩张后停滞甚至在深层下降。
  • 理论根因:Token Mixer 只能提供有界的秩扩张,而 FFN 沿通道维度表现出秩收缩(rank-contractive)行为,二者共同阻止了表示多样性随深度持续增长。
  • 工业数据加剧:极端稀疏 + 幂律分布,长尾物品嵌入更新不足,头部物品主导嵌入空间。

核心洞察

与其设计更复杂的 token mixing(它们只在已受限的表示空间内增强特征交互),不如直接提升潜在空间的表达多样性——这能直接增加表示本身的容量,让模型在各层都保留更丰富、更可区分的 token 表示。

关键度量:有效秩 Effective Rank

对每层隐藏表示矩阵 Hl ∈ ℝT×D,用奇异值分解(SVD)得到奇异值 σ₁…σₖ(k=min(T,D))。有效秩定义为归一化奇异值分布的香农熵的指数:

erank(Hl) = exp( −Σi=1..k pi ln pi ) ,  pi = σi / Σσj

取值范围 1 ~ k。接近 1 → 表示坍缩到单一主导维度;接近 k → 信息均匀分布于所有正交维度。MetaFormer 骨干由 L 个堆叠层组成,每层含 Token Mixer + Per-token FFN(残差连接):

H′l = TokenMixer(LN(Hl-1)) + Hl-1
hl,i = FFN(LN(h′l,i)) + h′l,i  , i = 1…T

RankUp 方法:五大机制

1

随机排列拆分

Randomized Permutation Splitting

用随机置换算子 σ 打乱稀疏特征索引,把高度相关的特征分散到不同 token,而非按预定义语义分组。降低 token 间相关性与共线性,扩展初始表示矩阵 H₀ 的几何基,鼓励学习高秩潜在流形。

2

多嵌入表示范式

Multi-embedding Paradigm

不再用单一嵌入表,而是用 K 个独立嵌入表 ψ₁…ψ_K 表示特征。同一类别信号从多个几何视角被表示,提升 H₀ 的多样性,缓解单嵌入系统的早期瓶颈,更好捕捉稀疏场景下的稀有信号。

3

全局 Token 整合

Global Token Integration

引入一个全局 token g,通过聚合函数 A(可为 MLP、FM、DCNv2)从所有特征 f₁…f_M 汇聚信息:g = func(Pool({Embed(f_i)}))。提供全局上下文,稳定深层动态。

4

交叉整合预训练嵌入

Cross Integration of Pre-trained Embeddings

双塔检索学到的用户/物品嵌入偏全局相似度。用逐元素乘计算交互:ecross = Proj(zue ⊙ zie),作为软特征级交互注入 token 序列,补充下游稀疏特征交互的先验。

5

任务专属 Token 解耦

Task-Specific Token Decoupling

多目标训练下,异质信号在统一潜在空间竞争,主导任务会把表示空间压向任务专属方向,降低整体表达力。RankUp 引入 K 个可学习任务 token {xtask(k)},与共享 token 联合处理但保持任务专属表示,直接送入对应任务塔:y(k) = Tower(k)(xtask(k), Pool(H′L))。减少异质学习信号间的干扰。

整体框架(Figure 1):输入特征 → 嵌入层(全局/分组/子集 + 稠密 + 序列编码器)→ 堆叠 Block(Token Mixing + Per-token FFN/SwiGLU,PreNorm)→ 多任务塔。采用 Pre-LayerNorm 稳定深层梯度,SwiGLU 增强复杂特征交互建模。

输入特征→ 嵌入层(多表)→ 随机排列 + 全局Token→ 堆叠 Block ×L→ 任务专属 Token→ 多任务塔

实验:离线消融(Realtime AUC 提升)

Table 1:各组件在 Top-3 任务上对 Realtime AUC 的提升(微信视频号广告系统,2 层骨干)
组件 / 变体OrderBookAdd Service
Randomized Permutation Split+0.06%+0.06%+0.08%
w/ Global Token + Multi-Emb+0.21%+0.18%+0.13%
w/ Cross Embedding+0.22%+0.10%+0.03%
w/ Task Token+0.09%+0.02%+0.02%
RankUp(完整)+0.41%+0.23%+0.25%

数据集:微信视频号广告真实工业数据,2000 万日样本、1200+ 稀疏特征,时间跨度 2024.07–2026.03,聚合 32 个线上优化目标的 CVR 预测任务。基线为 RankMixer(SOTA MetaFormer 架构)。

实验分析:各机制如何影响有效秩

① Token 独立性(互信息 MI)

用 k-means 把嵌入聚成 K 个簇,计算 token 间成对互信息矩阵,定义差异矩阵 ΔM = MRandomized − MSemantic。负值表示随机分配降低了 token 间冗余。在 K=48 与 K=64 下结果一致:稀疏 token(0–31)在随机策略下 MI 始终更低,跨组冗余也显著降低。

② 有效秩对比(Figure 3)

随机拆分下,全部 32 个稀疏 token 的有效秩始终更高且更均匀。语义分组中聚合长尾特征的 token(如 Token 12、29、31 低于 20)出现秩坍缩;随机策略把长尾特征分散到不同 token,缓解了长尾集中导致的秩坍缩。

③ 有效秩动态(Figure 4):各组件分工明确

  • 多嵌入范式:主要改善早期表示多样性,防止早期压缩,促进更各向同性的潜在空间。
  • 全局 Token:稳定深层动态,缓解子集变体中观察到的有效秩随深度退化(如 40→38)。
  • 交叉预训练嵌入:主要贡献在初始阶段,移除它会导致 Block 0 有效秩急剧下降——外部语义先验对形成丰富的初始化空间至关重要。
  • 随机排列拆分 + 交叉嵌入交互:进一步降低特征相关性、强化跨特征交互,使秩在各层间更平滑传播。

④ 任务 Token 效果(Figure 5)

用表示与下游标签 Y∈{0,1} 的互信息 I(Z;Y) 衡量对齐度。带任务 token 的 RankUp 在 book 与 order 任务上 MI 始终更高,且聚类粒度越细(8→64 簇),MI 差距越大——说明任务 token 不仅提升粗粒度任务感知,也提升对细微任务结构的捕捉能力。

线上部署与 A/B 测试

在 20% 生产流量上进行大规模 A/B 测试,覆盖微信视频号、公众号、朋友圈三大场景,每个实验持续 14 天,所有提升均统计显著。报告 Realtime AUC、CTCVR、GMV。

Table 2:线上性能提升
场景Δ AUCCTCVRGMV
微信视频号 Weixin Video Accounts+0.367%+1.41%+3.41%
微信公众号 Weixin Official Accounts+0.331%+0.21%+4.81%
微信朋友圈 Weixin Moments+0.269%+0.87%+2.12%
Table 3:新广告(冷启动)GMV 提升
场景GMV
微信视频号+5.83%
微信公众号+9.67%
微信朋友圈+2.84%

公众号新广告首日 GMV 提升 9.67%,显著改善新广告在极端数据稀疏冷启动阶段的可发现性。

Table 4:Order Task(平台最大广告消耗占比)GMV 提升
场景GMV
微信视频号5.18%
微信公众号7.18%
微信朋友圈4.79%

Order Task 是转化质量的主优化目标,公众号 GMV 提升 7.18%。

部署细节

10M→100M
每场景参数量
放大一个数量级
23% MFU
模型 FLOPs 利用率
(硬件效率提升)
~70 GFLOPs
每 batch(batch=300)
满足实时服务约束
  • 所有变体均从零训练,不从历史 checkpoint 初始化;训练数据为 18 个月真实生产流量的用户–广告交互日志。
  • 部署于视频号、公众号、朋友圈三大高流量场景,每个模型为联合优化 32 个预测任务的多任务预测器。
  • 输入层覆盖 1000+ 特征字段:领域类别特征 + 序列行为 token + 多个预训练语义嵌入。
  • 采用 2 层 MetaFormer 骨干;尽管计算复杂度增加,系统仍在严格工业延迟约束内,完全兼容实时服务。

相关工作 & 结论

相关工作脉络

推荐中的稠密 Scaling Laws:AutoInt(多头自注意力建模高阶交互)→ Hiformer(异质注意力)→ Wukong(首次证明稠密组件清晰 scaling law)→ InterFormer(双向信息流)→ RankMixer(硬件感知,MFU 从 4.5%→45%,支持 100× 参数扩展)→ MixFormer(统一序列与稠密建模)。

表示坍缩:在自监督/对比学习中被广泛研究,源于 alignment 与 uniformity 失衡;LLM 中也发现注意力输出有效秩随层波动,MLP 与残差连接对防坍缩起关键作用。

结论

本文从表示容量视角重审现代推荐架构的 scaling 行为,指出参数增长不必然带来表达力的成比例增益——深层架构常受表示坍缩、有效秩提升受限之困。

RankUp 通过随机排列拆分、多嵌入表示、全局 token 整合、交叉预训练嵌入 token、任务专属 token 解耦,持续提升有效秩与推荐性能,并已在腾讯多个广告场景全量部署,带来显著 GMV 收益。核心启示:推荐模型的 scaling 不应只强调参数增长,更要强调表示空间的有效利用。

说明:本页为腾讯论文《RankUp: Towards High-rank Representations for Large Scale Advertising Recommender Systems》(arXiv:2604.17878v3)的中文结构化整理,涵盖摘要、问题、五大方法机制、有效秩度量、离线消融与线上 A/B(Table 1–4)、部署细节、相关工作与结论。公式与数据均取自原文;图(Figure 1–5)以文字描述呈现。