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GenRec: 넷플릭스에서 LLM 네이티브 추천을 향하여 (새 탭에서 열림)

Netflix의 GenRec은 사용자 이력과 콘텐츠 메타데이터를 자연어로 표현하고, Netflix에 맞게 후처리 학습한 LLM을 추천 랭커로 활용하는 시스템이다. 기존의 대규모 수작업 피처와 특화 아키텍처 의존도를 줄이면서도, 카탈로그 인식 점수 헤드와 보상 신호를 통해 개인화·장기 사용자 가치·비즈니스 제약을 반영한다. 대규모 A/B 테스트에서 기존 랭커보다 단기 및 장기 지표를 유의미하게 개선했으며, 더 적은 라벨 데이터와 입력 신호만으로도 경쟁력 있는 성능을 보였다. ## 기존 추천 시스템의 복잡성과 LLM의 가능성 - Netflix의 기존 모델은 사용자·아이템·상호작용에 대한 수천 개의 수작업 피처를 사용한다. - 시퀀스 모델링, 피처 상호작용, 멀티태스크 학습 등 다양한 특화 구조가 콘텐츠 유형과 제품 화면별로 구축되어 있다. - 새로운 콘텐츠 유형이나 추천 화면을 추가하려면 피처 설계, 모델 구조, 인프라, 실험을 함께 변경해야 한다. - LLM은 사용자 이력과 아이템 정보를 텍스트로 통합하고, 자연어 기반의 의미 관계와 추천 조건을 표현할 수 있다. - 하지만 일반 LLM은 인기 콘텐츠 편향, 카탈로그에 없는 아이템 생성, 비즈니스 제약 무시, 부족한 개인화 등의 문제가 있다. ## GenRec의 추천 문제 정의 - 사용자 \(u\), 컨텍스트 \(\tau\), 시간 \(t\), 상호작용 이력 \(H\)를 입력으로 받아 Netflix 전체 카탈로그 \(C\)의 순위 \(\pi\)를 생성한다. - 컨텍스트에는 기기, 화면, 지역, 시간 등이 포함된다. - 후보군이 주어지면 Top-K 순위를 만들고, 후보군이 없으면 전체 카탈로그를 대상으로 순위를 계산한다. - 단순 클릭이나 재생 수가 아니라 만족도와 유지율을 대변하는 장기적 회원 효용을 최적화한다. ## 2단계 학습 구조 ### Netflix 맞춤형 기반 LLM - 오픈소스 LLM을 Netflix의 독점 데이터로 적응시킨다. - Netflix 콘텐츠 이해, 회원 행동과 선호 패턴, 일반적인 언어 이해 능력을 학습한다. - 여러 애플리케이션이 공유하는 Netflix 인식 기반 모델로 사용된다. - 콘텐츠 변화에 맞춰 자주 갱신하기보다는 비교적 드물게 업데이트된다. ### GenRec 후처리 학습 - 기반 LLM을 추천 순위화와 제어에 특화된 모델로 전환한다. - 랭킹 데이터와 복수의 보상 신호를 사용한다. - 새로운 콘텐츠와 변화하는 취향을 반영하기 위해 더 자주 갱신한다. - Netflix의 LLM 서빙 비용과 지연시간을 고려해 최적화한다. ## 상호작용 로그를 대화 데이터로 변환 - Netflix의 조회, 재생 시간, 좋아요·싫어요, 찜하기, 중단 등 방대한 이벤트를 추천 대화 형식으로 변환한다. - 사용자 메시지에는 다음 정보가 포함된다. - 현재 화면과 기기 같은 컨텍스트 - 사용자 프로필과 과거 이력 - 아이템 메타데이터 - “다음에 시청하거나 좋아요를 누를 콘텐츠를 추천하라”와 같은 과제 - 어시스턴트 메시지에는 실제 회원 행동이 기록된다. - 어떤 콘텐츠를 재생했는지 - 얼마나 오래 시청했는지 - 어떤 피드백을 남겼는지 - 학습 시에는 언어 모델링과 추천 랭킹을 함께 지원하지만, 추론 시에는 답변 텍스트를 생성하지 않는다. - 실제 서비스에서는 verbalized context를 입력하고, 별도의 카탈로그 인식 점수 헤드로 콘텐츠를 정렬한다. ## 피처 엔지니어링에서 컨텍스트 엔지니어링으로 - 기존 추천 시스템이 밀집 벡터와 수작업 피처를 중심으로 한다면, GenRec은 이력과 상황을 자연어로 변환해 LLM의 의미 공간에 입력한다. - 모델이 아이템 간 관계, 반복 시청, 변화하는 관심사 같은 고차원 패턴을 직접 학습하도록 한다. - 모든 상호작용을 그대로 입력하면 토큰 한도와 비용 문제가 발생하므로, 컨텍스트를 선별하고 압축한다. - 긴 재생이나 긍정 피드백처럼 신호가 강한 이벤트는 자세히 유지 - 짧은 재생이나 빠른 탐색처럼 신호가 약한 이벤트는 제거 - 폭주 시청처럼 반복적인 행동은 요약 - 신작이나 콜드스타트 아이템은 필요한 경우 더 자세히 설명 - 제한된 토큰 예산 안에서 최근성과 신호 강도가 높은 이력을 우선한다. - 프롬프트의 공통 접두사를 늘려 prefix caching을 활용하고, 서빙 비용을 낮춘다. - 결과적으로 모델 개발의 초점이 개별 피처 제작에서 정보 밀도 높은 입력 문맥 설계로 이동한다. ## 랭킹·언어·보상 신호를 결합한 학습 ### 카탈로그 인식 랭킹 목표 - 충분히 긴 재생이나 강한 명시적 피드백처럼 가치가 높은 참여를 긍정 샘플로 사용한다. - 임계값과 노이즈 제거 로직으로 부정확한 행동 신호를 정제한다. - 전체 카탈로그 또는 후보군에 대한 cross-entropy 손실을 사용해 긍정 아이템의 점수를 높인다. - 자유로운 텍스트 생성이 아니라 실제 Netflix 카탈로그 안에서 점수를 계산하므로, 존재하지 않는 콘텐츠를 추천하는 문제를 줄인다. ### 언어 모델링 목표 - 입력과 출력의 텍스트에 대해 언어 모델링 목표를 유지한다. - 자연어로 표현된 사용자 이력과 콘텐츠 메타데이터를 이해하는 능력을 보존한다. - 향후 추천 이유나 설명 생성과 같은 텍스트 기반 기능으로 확장할 가능성도 유지한다. ### 보상 기반 정렬 - 단기 클릭이나 재생만 최적화하지 않고 장기적인 회원 만족도를 반영한다. - 영화, 시리즈, 게임, 라이브, 팟캐스트 등 콘텐츠 유형 간 균형 같은 비즈니스 요구사항을 고려한다. - 여러 보상 신호를 보상 가중 손실에 반영해 랭킹 결과가 Netflix의 장기 목표와 맞도록 조정한다. ## 서빙 효율성과 성능 - GenRec은 Netflix의 LLM 서빙 스택에서 prefill-only 방식으로 실행된다. - 추론 시 토큰을 생성하지 않고 입력을 처리해 아이템별 점수를 계산하므로 생성형 LLM보다 비용 효율적이다. - 기존의 성숙한 프로덕션 랭커와 비교한 대규모 A/B 테스트에서 단기 및 장기 온라인 지표를 모두 통계적으로 개선했다. - Phase 2 학습에 필요한 라벨 데이터와 입력 신호도 기존 시스템의 일부만 사용했다. 실무적으로는 LLM을 추천 시스템에 도입할 때 모든 로그를 무작정 텍스트화하기보다, 카탈로그 제약을 보장하는 점수 헤드, 장기 보상 설계, 토큰 예산 관리, 캐싱 전략을 함께 설계하는 것이 중요하다. GenRec의 사례는 추천 모델의 성능뿐 아니라 피처 유지보수 비용과 새로운 추천 시나리오의 확장성까지 고려할 때 LLM 기반 구조가 유효할 수 있음을 보여준다.

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격차 해소: Pinterest L1 (새 탭에서 열림)

Pinterest는 L1 전환(CVR) 모델의 오프라인 평가 지표가 대폭 개선되었음에도 불구하고, 실제 온라인 A/B 테스트에서는 CPA 성과가 정체되거나 악화되는 ‘온라인-오프라인(O/O) 불일치’ 현상을 겪었습니다. 심층적인 진단 결과, 이 문제의 핵심은 학습 시 사용된 고차원 피처들이 실시간 서빙 시스템의 임베딩 생성 과정에서 누락되거나 쿼리-핀 타워 간의 모델 버전이 어긋난 데 있었습니다. 이를 해결하기 위해 L1/L2 시스템 간 피처 온보딩을 자동화하고 정합성을 맞춤으로써 오프라인의 모델 개선을 실제 비즈니스 지표의 승리로 연결할 수 있었습니다. ### 오프라인 지표와 온라인 성과의 괴리 * **지표 상의 모순:** 새로운 L1 CVR 모델은 오프라인 평가에서 기존 모델 대비 LogMAE를 20~45% 감소시켰으며, 모든 pCVR 버킷에서 우수한 보정(Calibration) 성능을 보였습니다. * **온라인 실험 결과:** 하지만 실제 운영 환경(Budget-Split 실험)에서는 주요 oCPM 세그먼트의 CPA가 오히려 나빠지거나 중립적인 결과를 보였고, 오프라인 예측과는 다른 트래픽 믹스 변화가 관찰되었습니다. * **가설 수립:** 문제 해결을 위해 '모델 및 평가(데이터 오류)', '서빙 및 피처(시스템 정합성)', '퍼널 및 유틸리티(설계 미스)'의 세 가지 계층으로 가설을 나누어 분석을 시작했습니다. ### 원인 분석에서 제외된 요인들 * **오프라인 평가 오류:** 다양한 로그 소스(경매 낙찰 건, 전체 요청 건 등)를 재검증하고 아웃라이어를 제거한 후에도 오프라인 성능 우위는 견고하게 유지되었으므로 평가 방식 자체의 문제는 아니었습니다. * **노출 편향(Exposure Bias):** 실험군 트래픽 비중을 20%에서 70%까지 높였음에도 온라인 보정 문제가 지속되는 것을 확인하여, 대조군 모델의 지배력으로 인한 편향 문제도 주된 원인이 아님을 밝혀냈습니다. * **서빙 지연 및 타임아웃:** 처리 시간(p50/p90/p99) 및 성공률을 비교한 결과 실험군과 대조군 사이에 유의미한 차이가 없어 시스템 성능 이슈도 배제되었습니다. ### 피처 수준의 온라인-오프라인 불일치 * **누락된 피처 파이프라인:** L1 단계는 지연 시간 단축을 위해 별도의 ANN(근사 최근접 이웃) 인덱스를 사용하는데, 학습 로그에는 존재하던 고영향력 피처들이 정작 온라인 임베딩 생성기에는 온보딩되지 않은 상태였습니다. * **구체적 사례:** 타겟팅 사양(관심사, 검색어 모드), 외부 사이트 전환 방문 횟수(1/7/30/90일), MediaSage 이미지 임베딩 등이 온라인 서빙 시 누락되어 모델이 빈약한 정보만으로 예측을 수행하고 있었습니다. * **해결 방안:** UFR(Unified Feature Representation) 구성을 업데이트하여 누락된 피처를 L1 임베딩 경로에 추가했으며, 향후 L2용으로 온보딩된 피처가 L1 임베딩에도 자동 적용되도록 도구의 기본 동작을 수정했습니다. ### 임베딩 버전 및 아키텍처 불일치 * **Two-tower 버전 스큐:** 오프라인에서는 단일 체크포인트로 평가하지만, 온라인 시스템에서는 쿼리 타워(User)와 핀 타워(Ad)가 사용하는 모델 버전이 일시적으로 일치하지 않는 현상이 발생할 수 있음을 확인했습니다. * **모델 정합성:** 두 타워가 서로 다른 시점의 모델 가중치를 사용할 경우 생성된 임베딩 벡터 간의 거리 계산이 무의미해지며, 이는 곧 L1 단계의 회수(Recall) 성능 저하로 이어집니다. * **시스템적 교훈:** 단순한 모델 알고리즘의 개선보다 학습 환경과 서빙 아키텍처 간의 '기술적 정합성'을 유지하는 파이프라인 관리가 실제 성능에 더 결정적인 영향을 미친다는 것을 입증했습니다. L1 랭킹 모델의 성능 향상이 온라인 지표 개선으로 이어지지 않는다면, 모델 자체의 로직보다는 학습 데이터 피처가 실시간 서빙 아키텍처(ANN, 임베딩 빌더 등)까지 온전히 전달되고 있는지 파이프라인의 종단간 정합성을 가장 먼저 점검해야 합니다.

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투 타워를 넘어서: 차 (새 탭에서 열림)

전통적인 추천 시스템의 표준인 'Two-Tower' 모델은 효율적이지만, 사용자-아이템 간의 복잡한 상호작용 특징(Interaction features)을 반영하지 못하는 구조적 한계가 있습니다. 이를 해결하기 위해 핀터레스트는 범용 신경망 기반의 복잡한 랭킹 모델을 도입하기로 결정하고, 이를 지원하기 위한 GPU 기반의 서빙 스택 재설계를 단행했습니다. 데이터 전송 병목 현상을 해결하고 비즈니스 로직을 모델 내부에 통합함으로써, 초기 4,000ms에 달하던 지연 시간을 실시간 서비스 가능한 수준인 20ms까지 단축하는 데 성공했습니다. ### Two-Tower 모델의 한계와 새로운 도전 * **표현력의 제약:** Two-Tower 구조는 사용자(User)와 아이템(Item)을 각각 독립적인 벡터로 인코딩한 뒤 마지막에 내적(Dot product)만 수행하므로, 네트워크 깊은 곳에서 두 피처가 결합되는 '교차 피처(Cross-features)'나 '타겟 어텐션(Target attention)'을 활용하기 어렵습니다. * **복잡한 모델 도입의 필요성:** 보다 정교한 추천을 위해 피처 간의 직접적인 상호작용을 모델링할 수 있는 일반적인 딥러닝 아키텍처 도입이 필요해졌습니다. * **서빙 인프라의 한계:** 기존 인프라는 단순한 연산(내적 또는 ANN 검색)에 특화되어 있어, 무거운 GPU 추론 단계를 지연 시간 손실 없이 통합하는 것이 핵심 과제였습니다. ### 인벤토리 세분화를 통한 피처 패칭(Feature Fetching) 최적화 * **데이터 전송 병목:** 수만 개의 후보군에 대해 네트워크를 통해 피처를 가져오는 I/O 작업이 모델 추론보다 더 긴 시간을 소모하는 문제가 발생했습니다. * **고가치 인벤토리(Segment 1):** 매출 기여도가 높은 약 100만 개의 문서는 피처를 PyTorch 모델 파일 내의 'Registered Buffer' 형태로 직접 삽입했습니다. 이를 통해 모델 가중치처럼 GPU의 고대역폭 메모리(HBM)에 피처가 상주하게 되어 네트워크 오버헤드를 완전히 제거했습니다. * **롱테일 인벤토리(Segment 2):** 나머지 10억 개 이상의 문서는 고성능 Key-Value 저장소와 인-호스트 캐시를 조합하여 피처를 가져오도록 이원화했습니다. ### 비즈니스 로직의 모델 내부 통합 * **데이터 전송량 최소화:** 기존에는 GPU에서 계산된 수만 개의 점수를 모두 CPU로 보낸 뒤 필터링했으나, 이는 Device-to-Host(D2H) 전송 병목을 야기했습니다. * **로직 내재화:** 유틸리티 계산(pCTR, pCVR, 입찰가 조합 등), 다양성 규칙, Top-K 정렬 등의 비즈니스 로직을 PyTorch 텐서 연산으로 구현하여 모델 내부에 포함시켰습니다. * **병렬 처리 이점:** 복잡한 필터링과 정렬을 GPU의 대규모 병렬 연산으로 처리함으로써 CPU 기반 처리보다 속도를 높였고, 최종 결과값(약 1,000개)만 출력하여 전송 효율을 극대화했습니다. ### GPU 추론 가속화 및 시스템 최적화 * **멀티 스트림 CUDA:** 단일 스트림 방식에서 벗어나 여러 CUDA 스트림을 사용하여 데이터 전송(H2D, D2H)과 연산(Compute)이 서로 겹쳐서 수행(Overlap)되도록 설계했습니다. * **커널 퓨전(Kernel Fusion):** Triton 커널을 사용하여 선형 레이어와 활성화 함수 같은 반복적인 레이어 패턴을 하나로 합침으로써 메모리 대역폭 압박을 완화했습니다. * **수치 형식 최적화:** FP32 대신 BF16(Brain Floating Point 16) 형식을 채택하여 메모리 사용량을 줄이고 연산 속도를 높였습니다. * **워커 정렬:** 호스트 CPU 코어 수에 맞춰 워커 스레드 수를 조정하고 고정(Pinning)하여 컨텍스트 스위칭과 락 경합을 최소화했습니다. 이러한 재설계는 고성능 추천 시스템을 구축할 때 모델 아키텍처뿐만 아니라, 데이터 흐름과 하드웨어 가속기(GPU)의 특성을 고려한 인프라 최적화가 필수적임을 보여줍니다. 특히 대규모 트래픽 환경에서 GPU를 효율적으로 활용하려면 비즈니스 로직을 포함한 전체 서빙 파이프라인을 모델과 밀접하게 통합하는 전략이 유효합니다.