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AI时代的线性代数:从矩阵乘法到Transformer


用最实用的数学工具,构建智能世界的基石

一、为什么说AI是线性代数的“高级玩法”?

数据即矩阵

  • 图片 = 像素网格(1000×1000的RGB立方体)
  • 文本 = 词向量矩阵(“king”=[0.2, -1.7, 3.4])
  • 用户行为 = 用户-商品评分表(亿级稀疏矩阵)

计算即矩阵乘法

  • 神经网络每层都在做:输入数据 × 权重矩阵 + 偏置向量
  • Transformer的自注意力机制本质是 Q×K转置 → Softmax → ×V 的矩阵流水线

二、AI工程师的线性代数实战清单

1. 必学核心(天天用)

概念 代码实现 AI应用场景 矩阵乘法 np.dot(A, B)A @ B 神经网络全连接层、注意力计算 张量变形 tensor.view(batch, seq, dim) Transformer多头注意力拆解 广播机制 矩阵 + 向量(自动扩展维度) 批量数据与偏置相加 L2范数 torch.norm(x, p=2) 权重正则化防止过拟合

2. 原理级理解(看懂论文必备)

  • 特征分解

    # PCA降维核心代码 from sklearn.decomposition import PCA pca = PCA