线性与非线性的故事:魔法桥与迷宫之路
在一个神秘的王国里,有一座连接两个城市的桥,它是一条笔直的道路,所有旅人只要按照固定的方向行走,就一定能顺利到达目的地。可是,通往魔法城堡的道路却并不是这样,它是一座充满弯曲通道、隐藏门和迷宫的复杂城堡,只有聪明的冒险者才能找到正确的路径。
在数学和机器学习的世界里,这座笔直的桥就是“线性”关系,而错综复杂的迷宫就是“非线性”关系。
1 什么是线性?(笔直的桥)
线性(lear) 代表的是一种简单、可预测的关系,就像一座笔直的桥,旅人从出发,按照固定的方向前进,一定会抵达终点。
数学上,线性关系的公式一般是这样的:
其中:
是输入变量(比如人的身高、体重)。
是权重,决定了输入对结果的影响。
是偏置,调整整体水平。
在二维平面上,线性关系画出来的就是一条直线,在更高维度,它可能是一条平面或超平面,但本质上都是笔直的,没有弯曲。
线性的特点
简单易懂:所有的变化是匀速的、成比例的,不会突然拐弯或出现复杂变化。
可预测:只要知道输入,就可以直接计算出输出,没有意外情况。
局限性:不能处理复杂问题,比如分类问题(比如识别猫和狗)或非线性数据。
现实世界中的线性关系
1 工资计算:如果你的工资是固定时薪 x 工作小时数,那么你的收入和工时呈线性关系。
2 距离计算:如果你骑车的速度是 10 公里\/小时,骑 2 小时就能骑 20 公里,这是一种线性关系。
3 温度转换:摄氏温度和华氏温度的转换是线性关系:
只要知道摄氏度,就能直接计算华氏度,数据不会突然跳跃。
但在现实中,很多问题并不是线性的,比如股票价格、天气变化、人的喜好……这时候,我们需要“非线性”方法。
2 什么是非线性?(魔法迷宫)
在王国的另一边,有一座魔法迷宫,通往