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原理
原理
用通俗的话讲清 AI 怎么工作：从人工神经元到 Transformer、预训练和推理模型。
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信息论把信息当作可以度量、编码和传输的量来研究的理论，奠基于香农 1948 年的论文；比特、熵与信道容量都是它给出的概念。K 均值聚类K 均值聚类把 n 个观测分成 k 组：反复将每个点归到最近的中心点，再用各组的均值更新中心点。方法简单、能扩展到大数据，但 k 需要事先指定。支持向量机一种监督式的最大间隔模型，用于分类与回归；它用尽可能宽的间隔把不同类别分开，并通过核函数处理非线性数据。交叉验证一种通过重采样和划分数据来估计模型泛化能力的验证方法：把样本切成若干折，轮流留一折作验证、其余作训练，再把多次运行的结果平均。分词（Tokenization）分词（tokenization）把文本切成语言模型真正处理的词元；今天多数系统用字节对编码（BPE）实现，这一 1994 年的压缩算法在 2015 年被引入机器翻译。AdaBoost（自适应提升）AdaBoost（自适应提升）是 Freund 和 Schapire 在 1995 年提出的统计分类元算法：它反复调整训练样本的权重、依次训练多个弱分类器，再把它们的输出加权合成为一个更强的分类器。主题模型主题模型把文档表示为主题的混合，用潜在主题为文本集合提供紧凑的统计描述；2003 年的 Latent Dirichlet Allocation 论文将这一思想形式化为分层贝叶斯模型。注意力机制注意力机制衡量序列中每个元素相对于其他元素的重要程度并给出权重，使模型能直接读取输入的任意位置。它是 transformer 的核心运算。注意力与自注意力注意力机制让神经网络按相关程度为输入各部分分配权重。自注意力（self-attention）将其用于序列内部，是 Transformer 的核心运算。位置编码序列模型（尤其是 Transformer）的组成部分，把每个词元的位置编码成向量，让本身不分先后的注意力感知顺序；形式从原版 Transformer 的正弦编码一直到 RoPE、ALiBi。Transformer 架构Transformer 是2017年提出的神经网络架构，用自注意力取代了循环和卷积结构，今天大多数大语言模型都以它为基础。检索增强生成检索增强生成（RAG）让语言模型在回答前先从外部库中取回相关文档并放进提示词，从而用上训练数据之外的知识，也能标出答案的来源。推测解码（Speculative decoding）推测解码是一种加速大模型文本生成的算法：小模型先提出若干候选词，大模型对这些候选并行检查，在输出完全不变的前提下更快地生成。监督学习监督学习用成对的标注样本训练模型，让它学会从输入到输出的映射，从而对未见过的数据给出预测。衡量它成败的关键，是模型在训练集之外的泛化能力。损失函数损失函数把预测的代价折算成一个数，训练模型就是让这个数尽量小。选哪种损失函数，也就决定了模型会为什么样的错误付出代价。过拟合过拟合指模型对训练数据拟合得过于贴合，因而在新数据上表现变差。它与欠拟合共同构成偏差—方差权衡的两端，通常通过比较训练与验证表现来发现。正则化正则化是把问题的答案变得更简单的做法：在目标函数中加入惩罚项，使不适定问题可解，或防止模型过拟合。它是机器学习中最基础的技术之一。决策树决策树学习用分类树或回归树作为预测模型，通过反复划分数据把样本分到越来越纯的组里。它给出的是一组可以直接读出来的决策规则，是常用的监督学习方法，但容易受训练数据扰动影响，也容易过拟合。特征工程特征工程是机器学习和统计建模中的预处理环节，把原始数据加工成模型更好用的输入，包括构造、筛选、变换特征以及处理缺失值和降维。自编码器自编码器是一种无监督神经网络，它把输入压缩成低维编码再重建回来，学到的隐表示可用于降维、去噪和异常检测等任务。