线性代数在AI和图形学里
约 10 分钟
先收个尾:九讲串成一句话
向量是数据,矩阵是处理数据的机器,消元是解题流程,行列式和特征值是机器的体检报告,线性空间把一切统一,正交投影在噪声里找最优——这套组合拳,恰好是今天两大热门领域的地基。
AI:一切都是矩阵乘法
大语言模型把句子切成词,每个词先变成一个几千维的向量——词义相近的词,向量方向也接近:「猫」和「狗」的夹角,比「猫」和「汽车」小。模型的每一层,本质就是拿巨大的矩阵去乘这些向量,再加点非线性调味。GPT 级模型的几千亿个参数,就住在一个个矩阵里。训练用的「梯度下降」,几何上就是沿误差曲面往下走,离不开第八讲的投影思想。
图形学:你看到的每一帧都是变换
3D 游戏里,角色每个顶点是一个向量;移动、旋转、缩放角色,就是给这些向量乘矩阵;把 3D 世界拍扁成 2D 屏幕,用的是投影(第八讲本尊)。显卡(GPU)的设计目标只有一个:把矩阵乘法算得飞快——几万个核心同时乘,游戏和 AI 两种应用通吃。
常见误区:学线代只为考试
恰恰相反:考试里的线代是简版,真实世界的线代在搜索引擎、推荐算法、量子力学、计算机视觉里天天上岗。你现在建立的直觉,就是以后啃这些领域的本钱。
练一练:和家长讨论:手机相册的「人像抠图」功能,哪些地方可能用到了向量和矩阵?
小纸条
在方格纸上设计一个 2×2 矩阵,把一座小房子图案(几个顶点)整体旋转 90 度,画出结果。
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