1. 背景及目标
商品作为外卖交易过程中的核心要素，决定了供需匹配的精准度，直接影响交易行为是否可以达成。外卖平台美食、甜点、饮品类在线商品有亿级之多，其中很多是属性信息一致的相同商品。建立对商品的标准化描述、聚合相同商品，是很多业务场景的诉求。
供销分析场景：想分析一下望京的商家都售卖哪些菜品，有多少商家卖“西红柿炒鸡蛋”？
遇到的问题：由于菜品是非标品，并且商家对菜品命名的个性化程度也较高，因此在外卖平台，同一个菜品名出现不同的命名方式；例如“西红柿炒鸡蛋”有西红柿炒蛋、小番茄炒蛋、西红柿鸡蛋、京城三绝~番茄炒蛋【正价小份菜】等，没有办法简单通过关键字进行聚合。
主题推荐场景：想出一个菜品粒度的主题，快速筛选“小龙虾”、“烤鱼”、“鸡公煲”、“黄焖鸡”等热门菜品？
遇到的问题：商品分类的颗粒度不够精细，无法快速找到适合颗粒度的菜品。
商家上单场景：像“鱼香肉丝”这样普遍的菜品，每个商家上单都需要录入食材、口味、做法、菜系、荤素等标签，录入成本较高，能不能像淘宝一样，选择“iPhone 12”，它的属性就能够自动关联。
遇到的问题：没有将菜品的属性标准化，菜品和属性之间没有关联关系。
基于上述业务应用的痛点，启动外卖商品的标准化建设。目标是建立商品的标准化名称，实现对相同商品的聚合，从而为业务提供合理粒度的概念划分，赋能运营端供销分析、用户端个性化召回排序、商家端标签生产。
2. 业界调研
对于业界的参考，主要参考淘宝标准化SPU建设。SPU在淘宝体系中决定了商品是什么，是商品信息聚合的最小单位，由关键属性+绑定属性来构成。
- 关键属性：用来约束和定义一个商品的，比如iPhone X，决定他的就是“苹果”这个品牌和“X”这个系列。
- 绑定属性：是关键属性的补充和细化，比如当iPhone X已经明确了这个产品后，其他的属性也确定，比如网络模型，屏幕尺寸等，进一步补充这些属性内容，逐步明确了一个产品。
可见淘宝对于SPU的建设，实际上是对属性的建设，例如格力空调S1240，通过“格力”品牌、“空调”类目、“S1240”型号来标准化、唯一化。
但对于餐饮行业，对于核心属性食材“牛肉”、做法“炒”、口味“辣”，都无法确定是什么菜，更谈不上唯一化；但如果通过“小炒黄牛肉”来标准化，行业/用户对其有普遍的认知，较固定的食材口味做法，适合用来进行标准化。因此淘宝是标准化属性，而餐饮是标准化菜品名称，所以我们称之为标准菜品名。
3. 问题分析及挑战
淘宝的标准化主要针对标品，而餐饮标准化都是针对非标品，难度较大，面临着个性化问题、录入不规范、粒度无行业标准、认知局限性等挑战。
3.1 个性化问题
餐饮商家可以较低成本的自定义生产，个性化程度较高，同一个菜品在不同商家的命名可能不同，需要大量的同义词聚合，而同义词的召回是最大的难点（如何将潜在的同义词挖掘出来进行标注）。例如，京城三绝-番茄炒蛋【正价小份菜】、西红柿炒蛋（小份）、小番茄炒蛋、西红柿炒土鸡蛋（小份），都表示“西红柿炒蛋”这个商品。
3.2 录入不规范
商家在录入商品名称时，存在缺失关键信息的问题，例如“缤纷水果”是水果拼盘、饮品还是披萨，“韭菜鸡蛋”是包子还是饺子。除商品名称外，需要借助商家分类，商品左侧栏tag等相关信息，对名称进行推理和补全。
3.3 粒度无行业标准
在进行标准化处理时，没有统一的标准，粒度难以把控：过粗容易产生非菜品错误（例如：“香辣鸡腿”->“鸡腿”），过细则标准名内聚性偏弱（例如：“传统黄焖鸡【大碗】”本身粒度过细，需要提炼到“黄焖鸡”）。
3.4 认知局限性
中华美食文化博大精深，对于一些不为大众所熟知的小众或者地方特色菜品，需要具有一定的专业背景知识，例如“炒鸡”也是一个标准的名称，还并非商家没有填写完整。
4. 方案
商品标准化的整体方案如图所示：首先，基于美食、甜点饮品类商家全量在线的亿级商品，通过名称清洗、置信度判别、人工检验，获得近菜名主干；通过同义词挖掘，对主干名进一步聚合压缩，映射到标准名主词上；对于单个商品，进行名称纠错、清洗，通过模型匹配，建立商品-标准名的映射；为了满足不同业务场景的聚合粒度要求，通过上下级关系挖掘、深度遍历，进一步构建标准名层级树。分别对名称聚合、匹配映射、层级构建三个模块，涉及的算法模型进行介绍。
4.1 名称聚合
清洗后的主干名仍然存在很多同义说法，比如土豆烧牛肉、牛肉烧土豆、洋芋烧牛肉、小土豆烧牛肉，表示相同的商品。目标通过挖掘这种潜在的同义关系，进一步提升名称的内聚性。在迭代过程中，先后采用了规则匹配和语义匹配的方法，挖掘潜在同义词；聚合后，根据流行度判别其中的主词，并将原始主干词映射至标准名主词上。分别对两种同义词挖掘方法介绍如下。
4.1.1 规则匹配
一期首先采用了规则匹配的方法，利用NER模型对主干名进行成份识别，结合知识图谱构建的属性同义词表，判别两个主干名是否是同义关系。
如图所示，其中“牛肉烧土豆”通过名称解析得到牛肉-食材，烧-做法，土豆-食材；“洋芋烧牛肉”通过名称解析得到洋芋-食材，烧-做法，牛肉-食材。对比两个主干名的成份词，其中土豆和洋芋是一对同义词，其余成份相同，进而获得二者之间是同义关系。
通过这种方式，挖掘了十万级同义词。根据标准名覆盖的商品供给数计算流行度值，将更流行度高的作为主词；人工校验后补充到标准名体系，提升了名称的聚合度。
4.1.2 语意匹配
由于规则匹配挖掘到的同义词有限，比如“担担面”和“担担汤面”，根据NER模型，担担面和汤面都会被识别成类目。如此，两个主干名是无法建立同义关系的。
我们二期调研了一些匹配模型，借鉴搜索算法组的经验，采用BERT+DSSM的语义匹配模型进行同义关系的扩覆盖。如图所示，首先基于一期积累的同义词，通过组内生成正例、跨组交叉生成负例的方式，构造百万级样本，训练了一版基础模型；为了进一步优化模型性能，通过主动学习和数据增强两种方式，对样本数据进行了迭代。
主动学习的方式是先利用基础模型，圈定一批待标注的相似样本，交与外包标注，将标注正确的样本补充至已有同义词中，标注错误的样本作为负例加入训练集，用于模型的优化迭代。通过主动学习的方式，补充了万级样本，模型准确率取得了明显提升。
进一步分析结果，我们发现了一批很有特点的Bad Case，比如红烧狮子头和红烧狮子头盖饭、香椿拌豆腐和拌豆腐等，它们都属于字面相似度很高，但核心成份不同的匹配错误。基于这个特点，先根据字面距离圈定了一批字面相似度高的样本，再利用名称解析模型对它们进行成份识别，找出其中的负例。通过这种方式，在不增加标注成本的情况下，自动补充了十万级样本，进一步提升了模型准确率。
利用语义匹配模型，新增了十万级同义词，进一步提升了标准名的内聚性。
4.2 匹配映射
在挖掘到的标准名词表和同义词基础上，为亿级在线商品建立“商品-标准名”映射（如“招牌蛋炒小番茄（大份）”映射到“西红柿炒鸡蛋”），以实现对相同商品的标准化描述与聚合。采用“文本+图像”相结合的匹配模型，覆盖了绝大部分的美食、甜点饮品类商家的在线商品。
4.2.1 文本匹配
文本匹配流程如图4所示，整体上包括召回、排序两个阶段。首先，对商品名称中的规格、分量等描述信息进行清洗，将清洗后的商品名和标准名进行2-Gram切片，通过关联相同切片的方式召回待匹配的标准名；基于召回的标准名，通过计算Jaccard距离，保留其中Top 20的标准名；在此基础上，利用BERT向量化模型，生成商品名和标准名的向量表示，通过计算Jaccard字面距离以及Cosine向量相似度，获取其中综合得分最高的标准名。
其中，BERT向量化模型是基于上文提到的同义语义匹配模型，通过级联一维类型编码的方式，对标准名和商品名加以区分，改造成非对称的标准名匹配模型。之所以进行这一改造，是因为与同义匹配不同，标准名匹配是非对称的，如应该将“香锅盔”匹配上相对抽象的标准名“锅盔”，而不是匹配上一个更加具体的标准名“五香锅盔”。改造后，匹配准确率提升显著。
4.2.2 图像匹配
由于菜品名称长度有限及商家命名不规范，会导致仅从菜品名称中获取的信息有限，而无法建立到标准名的匹配。通过引入商品图片信息，提升对文本信息不全商品的匹配准确和覆盖。
图像匹配采用的是多分类模型，根据标准名层级聚合（详见3层级构建）后的顶级、二级，选择待匹配的标准名标签，并根据文本匹配结果构造样本集。由于采用大规模非人工标注样本，不可避免地要解决样本噪声问题。在本场景下，噪声主要有两个主要来源：一是文本信息不全，导致样本标签错误；二是由于顶级、二级聚合程度高，导致分类粒度过粗，需要细分多个标签。针对这些问题，采用样本和模型迭代优化的方式，根据基础样本集训练初版模型，利用模型挖掘噪声数据，人工校验后进行模型微调。如此迭代，实现低标注成本的模型优化。
图像分类模型选取了对MBConv模块的参数进行精细化调整的Basebone网络Efficientnet，通过调整网络的分辨率、深度、宽度，确定最优组合。噪声挖掘方法首先通过Metric-Learn的方法，学习获得每个类别的聚类中心，及类内样本与聚类中心距离的均值、方差、中位数，对其进行排序挖掘出类内离散度较大的类别；再借助分类模型在验证集上的预测、O2U-Net和Forgetting Event 挖掘样本噪声。通过上述方法优化模型，提升对噪声样本的鲁棒性。
4.3 层级构建
推荐场景下，为了保证用户的个性化和多样性体验，需要对商品进行合理粒度的聚合。对于商品列表排序场景，现有的类目过粗会导致多样性不足，标准名过细又会导致结果重复。目标是建立一个层级化商品体系，为业务提供合理的聚合粒度。通过关系挖掘、层级遍历，构造万级顶点的层级树，支持了商品列表、美食排行榜、交互式推荐等业务的上线和优化。构建方法包括规则匹配和模型判别，分别对这两类方法进行介绍。
4.3.1 规则匹配
规则匹配方法是基于已有的NER模型和属性词表，通过结构化匹配的方法，挖掘到十万级上下级关系，进一步遍历生成万级顶点的标准名层级树。这种方法比较简单且基于已有工作，开发周期短，在项目初期快速支持上线，并取得了明显的业务收益。
4.3.2 模型判别
规则匹配方法由于NER模型错误和属性词关系缺少，导致挖掘到的关系有限，需要通过判别模型进一步提升泛化性。基于BERT的关系分类模型如图8所示，对待分类一对标准名用[SEP]进行拼接，并在开头增加[CLS]标识符；将拼接结果编码后，传入BERT模型，取出[CLS]位的Embedding；再接一个全联接层和Softmax层，输出关系分类结果。标准名关系包括：同义、上级、下级、无关系，一共四个类别。
样本数据包括简单例和难例两部分，其中：简单例基于已有同义词、上下级，以及同义词组间交叉生成无关系，一共构造百万级样本；在此基础上，进一步利用已有的向量化模型，召回相似度较高的标准名对，交与外包标注其类别。第二类样本更加贴近实际分类场景，且属于混淆度较高的分类难例。
利用第一类样本预训练初版模型，并在此基础上，利用第二类样本对模型进行微调，进一步提升了分类模型准确率。经人工校验，进一步补充了万级词关系。
5. 在外卖业务中的应用
标准名作为品类和商品的中间层，为业务提供了更加丰富、合理的聚合粒度，支持了流量转化的策略优化，以及系列产品形态的开发上线。商品列表通过接入标准名层级，实现对商品合理粒度的聚合，解决了线上商品重复的问题；标准名作为基础数据，支持了美食排行榜的开发和上线，帮助提升用户的决策效率；针对用户当前访问的商品，利用标准名召回相关商品，实现交互式推荐。标准名作为重要的基础数据，支持了产品形态多元化、推荐策略优化，对于提升用户粘性、流量转化，搭建商家用户友好的平台生态，具有重要的价值和意义。
6. 总结与展望
目前已完成基本的体系建设，并成功应用于不同的场景、取得业务收益。已经建成的标准名层级体系，覆盖了外卖绝大多数的在线商品。标准名作为基础和特征数据，应用到用户端的商品列表、美食排行榜等业务场景，支持策略优化、带来流量收益；同时，也通过服务接口的形式，跨部门支持SaaS点餐推荐的模型优化，以提升用户体验和业务收益。
标准名作为重要的商品特征数据，应用的业务场景广泛。在未来的工作中，需要持续迭代优化，保证标准名自身的准确性和质量；同时加深业务理解，根据业务需要优化层级体系，为业务提供更加合理的聚合粒度，提升转化收益；此外，重点建设一批用户感知强、供给覆盖高的标准名，降低业务方的接入成本和提高收益。
6.1 词表及同义词优化
标准名词表体量大、同义关系复杂，词表建设不是一蹴而就的，需要长期的迭代和优化。针对标准名词表中存在的非菜品、不规范等错误，以及同义词聚合不足、过度的问题，采用算法圈定+人工标注的方式，通过模型挖掘潜在同义词、圈定问题词组；人工校验后，进行批量补充和修改，持续优化词表、同义词。
6.2 层级结构合理化
目前标准名层级是通过规则和模型的方式直接生成的，人工参与度较低，与业务场景的结合不够深入。后续会结合业务需要，明确剪枝、聚合粒度准则，合理化层级结构，优化层级的合理性。从而更加灵活、高效地支持不同的业务应用，提升落地效果。
6.3 核心标准名建设
标准名有20万之多，为业务应用造成一定的选择成本、带来不便。结合业务需要，圈定其中用户感知强、供给覆盖高、优质的标准名，作为核心标准名进行重点建设。核心标准名轻量且精炼，更加贴近业务需要，可以帮助业务方降低接入成本、提高收益。
7. 参考文献
- [1] Devlin J, Chang M W, Lee K, et al. BERT: Pre-training of deep bidirectional transformers for language understanding[J]. arXiv preprint arXiv:1810.04805, 2018.
- [2] Lample G, Ballesteros M, Subramanian S, et al. Neural architectures for named entity recognition[J]. arXiv preprint arXiv:1603.01360, 2016.
- [3] Chen Q, Zhu X, Ling Z, et al. Enhanced lstm for natural language inference[J]. arXiv preprint arXiv:1609.06038, 2016.
- [4] Huang P S, He X, Gao J, et al. Learning deep structured semantic models for web search using clickthrough data[C]//Proceedings of the 22nd ACM international conference on Information & Knowledge Management. 2013: 2333-2338.
- [5]Tan M , Le Q V . EfficientNet: Rethinking Model Scaling for Convolutional Neural Networks[J]. 2019.
8. 作者简介
刘柳、懋地、崇锦、晓星等，均来自美团外卖技术团队。
原文 https://tech.meituan.com/2021/05/27/food-name-standardization.html
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