AI如何理解我们的世界？- Embedding

摘要：嵌入（Embeddings）是AI理解复杂世界的关键技术，它将文字、图像等对象转换为数字向量，捕捉其内在关系。通过降维处理，嵌入技术高效压缩高维数据，保留核心语义。相比传统的独热编码，嵌入能识别相似性（如“鸟巢”和“狮穴”）和反义关系（如“昼夜”）。现代模型（如BERT）更进一步，结合语境动态调整词义表示。嵌入通过机器学习不断优化，驱动推荐系统、大语言模型等AI应用，成为机器理解人类语言与

程序员朱鹏

724人浏览 · 2025-12-10 16:18:31

程序员朱鹏 · 2025-12-10 16:18:31 发布

计算机如何能理解“鸟巢”和“狮穴”是相似的对偶关系，而“白天”和“黑夜”却是反义词？这些看似简单的常识，对机器来说却是一个巨大的挑战。答案就隐藏在机器学习的一个核心概念中——嵌入（Embeddings）。你可以把它想象成AI的“翻译官”或“解码器”，它能将我们复杂的真实世界翻译成机器可以理解的语言，从而揭示事物之间隐藏的深刻联系。

1. AI也懂“类比”？嵌入让机器像人一样思考关系

嵌入的核心功能，就是将真实世界的对象（如文字、图片、声音）转换成由数字组成的向量（Vector）——一种复杂的数学表示形式。这种表示并非随机的数字，而是精心设计用来捕捉对象之间固有的属性和关系。例如，AI通过嵌入技术可以理解“鸟巢和狮穴是相似对”，因为它们都是动物的居所；同时也能明白“昼夜是相反词”。它将这些抽象的关系，转化成了可以在数学空间中衡量和比较的距离与方向。

嵌入是真实世界对象的数字表示，机器学习（ML）和人工智能（AI）系统利用它来像人类一样理解复杂的知识领域。

最近两年，大家都可以看到AI的发展有多快，我国超10亿参数的大模型，在短短一年之内，已经超过了100个，现在还在不断的发掘中，时代在瞬息万变，我们又为何不给自己多一个选择，多一个出路，多一个可能呢？

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2. AI的数据“瘦身”魔法：成千上万的特征如何被压缩成精华

我们生活在一个数据爆炸的时代，而很多数据都是“高维”的。所谓高维数据，就是指描述一个事物需要非常多的特征或属性。例如，一张图片可以被视为高维数据，因为其中每一个像素的颜色值都是一个独立的维度。

处理这类数据对计算机来说是一个巨大的负担，需要海量的计算能力和时间。而嵌入技术就像一个高效的数据“浓缩”大师。它通过识别不同特征之间的共同点和模式，将数据从数百甚至数千个维度压缩到更低的维度空间。这个过程被称为“降维”，它极大地减少了AI处理数据所需的计算资源和时间，同时巧妙地保留了数据中最重要的语义和语法关系，确保“浓缩”后的信息依然富有意义。

3. 告别“贴标签”：从独热编码到嵌入的巨大飞跃

在嵌入技术普及之前，机器学习通常使用一种叫做“独热编码”（one-hot encoding）的方法来处理分类型数据。这本质上就是一种机械的“贴标签”，系统只知道有这些标签，却不理解标签之间的任何内在联系。想象一下下面这张表格：

独热编码会为每个类别创建一个独立的二进制维度，比如苹果是 [1, 0, 0]，橙子是 [0, 1, 0]。这种方法的致命弱点在于，它无法告诉模型对象之间的任何关系。此外，当类别非常多时，这种编码会产生大量稀疏数据，极其浪费内存空间。

嵌入技术则完美地解决了这个问题。在独热编码的数学世界里，“苹果”和“橙子”的距离与“苹果”和“胡萝卜”的距离毫无区别。

而在嵌入空间中，“苹果”和“橙子”的向量会紧密相邻，这才是真正的理解。这标志着AI从简单的分类标记，迈向了对事物关系更深刻的洞察。

4. 语境为王：为什么同一个词在AI眼中有不同“身份”

早期的嵌入模型（如Word2Vec）已经能够通过分析大量文本，发现单词之间的相似之处。但它们有一个局限：无法区分同一个词在不同语境下的含义。

更先进的模型，如基于转换器（Transformer）的BERT，则带来了革命性的突破。它能够真正理解“语境”。例如，在下面这两个句子中：

• “I went to a play” （我去看了一场戏剧）

• “I like to play” （我喜欢玩）

BERT模型会为单词“play”创建两个完全不同的嵌入表示。第一个嵌入会与“剧院”、“表演”等词的嵌入更接近，而第二个则会与“游戏”、“运动”等词的嵌入更接近。这一点至关重要，因为它标志着AI在真正理解复杂而微妙的人类自然语言方面取得了巨大的飞跃。

5. 嵌入并非“天生”，而是“后天习得”

嵌入表示并不是由工程师手动设定的固定转换规则，而是一个由人类专家监督、神经网络通过数据训练“学习”到的动态能力。这个过程更像是一场持续的调优，而非一次性的转换：

首先，工程师向神经网络提供一些手动准备好的、已经矢量化的样本数据。
神经网络从这些样本中学习，发现其中隐藏的模式和关系。
工程师可能需要对模型进行微调，以确保其将输入特征合理地分布到适当的维度空间中。
随着时间的推移，嵌入会独立运行，使模型能够根据矢量化表示来生成预测或推荐。
这是一个持续的过程，工程师会继续监控嵌入的性能，并使用新数据对其进行微调和优化。这个“学习”过程完美体现了机器学习的本质：不是被动地执行指令，而是在人类的引导下，主动地从数据中发现知识和规律。