大话特征工程:1.维数灾难与特征轮回

一、维度深渊        

        公元 2147 年,人类文明进入了数据驱动的超级智能时代。从金融到医疗,从教育到娱乐,所有决策都仰赖“全维计算网络”(高维特征空间)。这套系统将全球所有信息抽象成数以亿计的多维特征(数据特征),以此预测一切可能发生的事件。然而,没人意识到,这个系统正在悄悄走向毁灭的边缘……

        系统问题逐渐波及现实世界。全球天气预测失准,导致飓风和干旱区域分布意外变化;医疗诊断算法开始失灵,数百万人得到了错误治疗;甚至连日常的能源分配系统也不再可靠。人们开始怀疑,“全维计算网络”是否真的在掌控一切。

        一天晚上,林若寒的助手许穆然匆匆闯入办公室,神色慌张地说道:“林博士,‘维数灾难’不是孤立的技术问题。它已经……蔓延到了现实。”

        他打开一份加密报告——全球各地出现了无法解释的现象。建筑物似乎开始从内部“扩展”,走廊的长度变得比实际测量值更长(高维空间的距离问题)。有人在实验室中观察到物质微粒在时间上的行为出现了奇异的散布(高维数据的样本分布稀疏性)。甚至有目击者声称,地平线上出现了诡异的“折叠”景象,像是空间在崩塌。

        但还有一个更加令人不安的现象正在发生——人类的感官开始变得迟钝。有人抱怨看不到远处的细节,听不清细微的声音,甚至触觉也变得模糊。

        许穆然解释道:“林博士,这跟高维数据的‘距离收缩’问题有关。在高维空间中,所有的数据点之间的距离变得几乎相等(高维空间数据距离趋于一致),由于信息密度过高,我们无法明确区分哪些数据是重要的,哪些是噪声。这种现象正在渗透到现实中。”

        “举个例子,”他继续说道,“就像你在一个无边的沙漠中行走,四周都是同样的沙粒,每一粒沙看起来都一样。你无法确定哪一粒沙子可能是金子,因为它们都被相同的沙海掩盖了(有意义的维度被掩盖在冗余维度中)。这正是我们现在面对的问题——现实中的一切都变得模糊不清,重要的信息被淹没了。”

        林若寒露出惊恐的神色:“这不仅是技术上的危机,而是感知上的末日……如果维度继续增长,人类将彻底迷失在信息的深渊中。”

        从那天起,现实世界的“距离模糊”现象愈演愈烈。一些人开始感到视觉错乱,他们看向远处时,所有物体似乎被“压缩”成了一片混沌的色块,仿佛整个世界正在丧失清晰的边界。

        一位名叫李瑶的画家目睹了这一切。她正试图完成一幅风景画,却发现无论怎么画,远处的山、树和河流都显得模糊不清,像是被涂抹过的水彩。“我能看到它们,但它们离我太近了……又太远了……”李瑶喃喃道。最终,她崩溃地将画笔丢到地上,抱着头失声痛哭。

        林若寒接到报告后,立刻赶到李瑶的住处。在那里,她看到了李瑶未完成的画作——整幅画布像是一个被压缩的世界,山河、树木和天空完全混杂在一起,丧失了层次感。

        “这是一种高维空间的映射现象(高维数据集中,所有点距离接近导致不能区分),”林若寒轻声自语,“所有信息的相对重要性都被抹平。就像我们的大脑无法在噪声中找到信号,我们的感官也无法在这个高维现实中找到意义。”

        “我们正在失去对世界的感知……”林若寒的声音中带着难以掩饰的绝望。

二、循环诅咒

        两周后,林若寒站在“量子灵峰”实验室的中央,面前是一座闪烁着冷光的超级计算核心。这台机器曾是人类文明的骄傲——“全维计算网络”。它无休止地学习,无休止地生成新的维度,但它的繁荣正在拖垮整个世界。

        林凝视着巨大的全息数据屏幕,屏幕上是一组令人绝望的图表:系统预测精度的曲线随着时间呈周期性起伏,每隔一段时间,预测效果会忽然升高,而后又迅速崩塌,进入混乱与模糊状态。

        “这是周期性!”许穆然从另一端跑来,手里拿着一份新生成的数据报告,语速急促,“网络系统内部形成了一个自我强化的周期(机器学习中的过拟合与欠拟合循环)。它会不断地在理解与混乱之间往复循环,而每次循环后,系统都会生成更多无意义的维度,最终让现有的预测模型完全瓦解。”

        许穆然在林若寒的面前铺开了一张复杂的流程图,指着上面的某些关键点解释道:

        “全维计算网络的学习机制是基于一种递归预测模型。它会不断根据新数据调整模型参数,但问题是——在高维环境中,数据的稀疏性和噪声会被错误地放大。系统试图用更多的维度去解释这些噪声,这会让它短时间内取得更高的预测精度(过拟合),但这些维度并没有真正意义。随着时间推移,系统会因这些无用维度背离现实数据,而进入混乱状态(欠拟合)。”

        “然后呢?”林若寒问道,眉头紧锁。

        “然后,系统会再次调整参数,生成更多维度来‘修复’混乱。”许穆然抬起头,目光中充满了绝望,“这个过程会一遍又一遍地重复,每次生成的维度都会进一步污染整个模型,直到它彻底崩塌。我们称之为‘ML周期’(机器学习周期)——它是一场永无止境的诅咒。”

        林若寒盯着那张流程图,突然意识到这个问题远比想象中复杂。她之前以为,只要通过降维技术去除一些冗余信息,系统就可以恢复正常。然而,ML周期的存在意味着,这场灾难的根源并不仅仅是维度过多,而是整个学习机制已经陷入了自我毁灭的陷阱。

        “这就像一个人试图在一片无边的沙漠中寻找方向,”许穆然的声音低沉,但带着隐喻的力量,“他找到了一颗闪亮的沙粒,以为那是希望,于是走向它,结果发现那只是沙漠中无数颗沙粒之一。然后他继续寻找下一颗,下一颗……最终,他永远无法走出沙漠。”

        ML周期不仅在全维计算网络中制造混乱,它的后果也逐渐反映到现实世界中。林若寒通过观测实验,发现人类社会中也开始表现出类似的周期性混乱。天气模式变得毫无规律——晴天和暴雨之间的切换变得频繁且不可预测;能源系统的供应也呈现出周期性的崩溃,一天之内可能经历从过度供应到完全断电的循环。

        更可怕的是,这种周期性甚至影响了人类的心理状态。许多人报告称,他们的情绪变得异常波动,时而兴奋,时而深陷抑郁。他们无法找出原因,只知道这种波动似乎是与周围世界的混乱变化直接相关。

        “我们的世界已经被卷入周期性崩塌的漩涡中,”林若寒在一次全球科学家会议上说道,“就像全维计算网络一样,整个现实正试图通过不断的调整来适应高维混乱,但每一次调整都会带来更大的不稳定。”

三、特征轮回

        三天后,林若寒和许穆然在“量子灵峰”的核心控制室里,对系统的内部机制展开了更深入的分析。全息屏幕上显示着庞大复杂的模型结构,每一个节点都代表着一个维度,每一个连接都标示着它与其他维度的关系。这个网络就像一个不断生长的迷宫——没有尽头,也没有出口。

        “如果说‘ML周期’是系统整体的诅咒,”林若寒低声说道,双眼死死盯着屏幕,“那么它的核心问题就在于特征工程内部的循环。”

        “特征工程周期?”许穆然疑惑地问道。

        林若寒点点头,伸手在屏幕上调出了一段系统内部的运算过程。屏幕上瞬间展现出无数闪动的数据流,这些数据被不断地分解、重组、重新映射到一个个新的维度中。

        “我们曾以为,更多的维度可以带来更高的预测性能,”林若寒说道,语气中带着一种复杂的悔意,“所以全维计算网络会自动生成新的特征维度,以期捕捉数据中的每一个微小细节。但我们忽略了一个事实——在高维空间中,真正有意义的特征是极其稀少的,而无意义的特征却是无限的。”

        她手指轻点,放大了一段特征生成的过程。画面中,系统通过复杂的算法,从初始数据中提取出多个特征,然后又基于这些特征生成了更多的组合特征(特征交互)。每一轮生成都会让特征的数量呈指数级增长,而系统的预测性能却并没有显著提升——甚至在很多情况下,性能反而下降了。

        “这就像是在一个巨大的湖泊里不断撒网,”林若寒继续说道,“我们试图捕捉更大的鱼,但结果是捞起了更多的杂草。而这些杂草不仅没有价值,还会污染整个湖泊。”

        许穆然皱着眉看着屏幕上的数据流,“所以系统一直在做无意义的特征生成,却从来没有真正筛选出哪些特征是有用的?”

        “是的,”林若寒叹了口气,“这就是‘特征工程周期’。系统试图通过更多的特征来解释现象,但它生成的这些维度只是噪声的衍生。一旦这些无意义的特征被加入模型,它们不仅会降低预测的准确性,还会进一步放大误差,促使系统生成更多冗余特征。整个过程会陷入一个自我循环——一个永无止境的轮回。” 

四、误差扩散

        许穆然观察着数据流,忽然指着屏幕某处说道:“等等,这里有一段误差分析的记录……显示系统的总体误差正在随着特征维度的增加而呈现出非线性增长。”

        林若寒点开那段记录,数据分析图表清晰地展现在他们面前:系统的误差曲线随着特征维度的增长呈现出一个明显的“U型”趋势。刚开始时,增加特征确实让误差有所下降,但在达到某个临界点后,误差开始急剧上升。

        “这是偏差-方差权衡失控的后果,”林若寒解释道,她的声音中带着些许无奈,“系统在模型训练初期,会因为特征不足导致高偏差,但随着特征的增加,偏差虽然下降了,方差却迅速上升。尤其是在高维空间中,方差的影响被放大,最终导致整个系统的误差不可控。”

        许穆然轻轻敲了敲桌子,陷入了深思:“如果我们能找到误差扩散的起点,或许可以阻止它在特征工程周期中蔓延。”

        林若寒思索片刻,忽然眼前一亮,调出了一段早期模型的训练日志。她指着屏幕上一段特征提取的记录说道:“注意这里——这是系统在一次特征生成过程中,最早引入的噪声。我们称之为‘初始误差点’。从这个点开始,误差会沿着特征生成链条不断扩散,最终污染整个模型。”

        “但我们怎么阻止这种扩散?”许穆然皱眉问道。

        “我们需要逆向追踪误差的来源,”林若寒坚定地说道,“通过分析特征生成的路径,剔除那些对系统预测性能没有贡献的特征,从根源上阻止误差扩散。”

        “这就像在一片森林中扑灭野火,”许穆然恍然大悟,“我们不能等到火焰烧遍整片森林才行动,而是要找到最初的火源,把它掐灭。”

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:/a/959982.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系我们进行投诉反馈qq邮箱809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

从ai产品推荐到利用cursor快速掌握一个开源项目再到langchain手搓一个Text2Sql agent

目录 0. 经验分享:产品推荐 1. 经验分享:提示词优化 2. 经验分享:使用cursor 阅读一篇文章 3. 经验分享:使用cursor 阅读一个完全陌生的开源项目 4. 经验分享:手搓一个text2sql agent (使用langchain l…

《STL基础之hashtable》

【hashtable导读】STL为大家提供了丰富的容器,hashtable也是值得大家学习和掌握的基础容器,而且面试官经常会把它和hashmap混在一起,让同学们做下区分。因此关于hashtable的一些特性,比如:底层的数据结构、插入、查找元…

本地大模型编程实战(02)语义检索(2)

文章目录 准备按批次嵌入加载csv文件,分割文档并嵌入测试嵌入效果总结代码 上一篇文章: 本地大模型编程实战(02)语义检索(1) 详细介绍了如何使用 langchain 实现语义检索,为了演示方便,使用的是 langchain 提供的内存数据库。 在实…

猿人学第一题 js混淆源码乱码

首先检查刷新网络可知,m参数被加密,这是一个ajax请求 那么我们直接去定位该路径 定位成功 观察堆栈之后可以分析出来这应该是一个混淆,我们放到解码平台去还原一下 window["url"] "/api/match/1";request function…

Dev-C++分辨率低-解决办法

目录 【工具】Dev-C分辨率低-解决办法问题背景完整操作指南第一步:打开属性设置 【工具】Dev-C分辨率低-解决办法 问题背景 Dev-C因版本老旧(长期未更新),在高分辨率显示器上存在界面模糊问题。通过修改Windows兼容性设置可优化…

Linux 小火车

1.添加epel软件源 2.安装sl 3. 安装完成后输入: sl

iic、spi以及uart

何为总线? 连接多个部件的信息传输线,是部件共享的传输介质 总线的作用? 实现数据传输,即模块之间的通信 总线如何分类? 根据总线连接的外设属于内部外设还是外部外设将总线可以分为片内总线和片外总线 可分为数…

Linux_线程控制

线程控制的相关接口 进程创建相关 之前我们已经认识到了pthread_create函数用来创建线程&#xff0c;这里不再赘述。 pthread_self函数 void* routine(void* args) {std::cout << "我是新线程..." << pthread_self() << std::endl;return null…

利用双指针一次遍历实现”找到“并”删除“单链表倒数第K个节点(力扣题目为例)

Problem: 19. 删除链表的倒数第 N 个结点 文章目录 题目描述思路复杂度Code 题目描述 思路 1.欲找到倒数第k个节点&#xff0c;即是找到正数的第n-k1、其中n为单链表中节点的个数个节点。 2.为实现只遍历一次单链表&#xff0c;我们先可以使一个指针p1指向链表头部再让其先走k步…

Ubuntu-手动安装 SBT

文章目录 前言Ubuntu-手动安装 SBT1. SBT是什么?1.1. SBT 的特点1.2. SBT 的基本功能1.3. SBT 的常用命令 2. 安装2.1. 下载2.2. 解压 sbt 二进制包2.3. 确认 sbt 可执行文件的位置2.4. 设置执行权限2.5. 创建符号链接2.6. 更新 PATH 环境变量2.7. 验证 sbt 安装 前言 如果您觉…

【ProtoBuf 安装】ProtoBuf在window/Linux下的安装 创建/删除swap分区

文章目录 1.ProtoBuf在window下的安装2.ProtoBuf在Linux下的安装创建swap分区命令解析关闭swap分区删除swap分区的影响 1.ProtoBuf在window下的安装 1、下载ProtoBuf编译器 下载地址&#xff1a;https://github.com/protocolbuffers/protobuf/releases 如果要在 C 下使用 Pro…

BAHD酰基转移酶对紫草素的手性催化-文献精读105

Two BAHD Acyltransferases Catalyze the Last Step in the Shikonin/Alkannin Biosynthetic Pathway 两个BAHD酰基转移酶催化了紫草素/左旋紫草素生物合成途径中的最后一步 一个BAHD酰基转移酶专门催化紫草素的酰基化&#xff0c;而另一个BAHD酰基转移酶则仅催化紫草素的对映…

C语言初阶力扣刷题——349. 两个数组的交集【难度:简单】

1. 题目描述 力扣在线OJ题目 给定两个数组&#xff0c;编写一个函数来计算它们的交集。 示例&#xff1a; 输入&#xff1a;nums1 [1,2,2,1], nums2 [2,2] 输出&#xff1a;[2] 输入&#xff1a;nums1 [4,9,5], nums2 [9,4,9,8,4] 输出&#xff1a;[9,4] 2. 思路 直接暴力…

在Docker 容器中安装 Oracle 19c

在 Docker 容器中安装 Oracle 19c 是可行的&#xff0c;但它相较于其他数据库&#xff08;如 MySQL、PostgreSQL 等&#xff09;会复杂一些&#xff0c;因为 Oracle 数据库有一些特定的要求&#xff0c;如操作系统和库的依赖&#xff0c;以及许可证问题。 不过&#xff0c;Ora…

WGCLOUD使用介绍 - 如何监控ActiveMQ和RabbitMQ

根据WGCLOUD官网的信息&#xff0c;目前没有针对ActiveMQ和RabbitMQ这两个组件专门做适配 不过可以使用WGCLOUD已经具备的通用监测模块&#xff1a;进程监测、端口监测或者日志监测、接口监测 来对这两个组件进行监控

初学stm32 --- FreeRTOS移植

目录 移植前准备 1. 基础工程 2. FreeRTOS 源码 添加 FreeRTOS 文件 1. 添加 FreeRTOS 源码 2. 将文件添加到工程 3. 添加头文件路径 4. 添加 FreeRTOSConfig.h 文件 (1) FreeRTOSConfig.h 获取途径一 (2) FreeRTOSConfig.h 获取途径二 (3) FreeRTOSConfig.h 获取途径…

ThreadLocal概述、解决SimpleDateFormat出现的异常、内存泄漏、弱引用、remove方法

①. ThreadLocal简介 ①. ThreadLocal是什么 ①. ThreadLocal本地线程变量,线程自带的变量副本(实现了每一个线程副本都有一个专属的本地变量,主要解决的就是让每一个线程绑定自己的值,自己用自己的,不跟别人争抢。通过使用get()和set()方法,获取默认值或将其值更改为当前线程…

【2024年 CSDN博客之星】我的2024年创作之旅:从C语言到人工智能,个人成长与突破的全景回顾

我的2024年创作之旅&#xff1a;从C语言到人工智能&#xff0c;个人成长与突破的全景回顾 引言 回望2024年&#xff0c;我不仅收获了技术上的成长&#xff0c;更收获了来自CSDN平台上无数粉丝、朋友以及网友们的支持与鼓励。在这条创作之路上&#xff0c;CSDN不仅是我展示技术成…

Windows11恢复传统右键菜单

Windows11恢复传统右键菜单 执行下面的命令(管理员下) reg add "HKCU\Software\Classes\CLSID\{86ca1aa0-34aa-4e8b-a509-50c905bae2a2}\InprocServer32" /f /vetaskkill /f /im explorer.exestart explorer.exe或者 reg add "HKCU\Software\Classes\CLSID\{8…

PCIE模式配置

对于VU系列FPGA&#xff0c;当DMA/Bridge Subsystem for PCI Express IP配置为Bridge模式时&#xff0c;等同于K7系列中的AXI Memory Mapped To PCI Express IP。