星际航行系列---日常的超市小票,竟预示了数学的尽头(1)?
《数学的尽头是乘加》揭示了从日常生活到AI技术的底层数学共性。文章通过超市小票的乘加运算类比AI模型中的矩阵运算,指出线性组合(乘加)是数学、信号处理和时间序列预测的共同基础。虽然概率世界依赖累乘(Π),工程领域需要微积分(∫),但最终都回归到乘加(Σ)这一基本范式。作者认为,从买菜到天气预报再到Transformer模型,世界运行的底层逻辑都可归结为"先乘后加"这一简单而强大
关于数学的范围,有一天突发奇想,乘加运算这么LOW的操作,竟然是数学的一项坚固的范式?人工智能Attention,乘加。傅里叶变换FFT,乘加。机器人背后的PID控制器,乘加。和几个艾先生做了一次对话,把它记录一下。本篇记录的是和艾先生窦宝的对话。
【ChipCamp小编】:和互联网一样,AI的尽头也是广告,网上有这样一个说法,讲的是说OpenAI要以广告作为其价值变现的模式,你怎么看。
【艾先生窦宝】:

----OpenAI推广告是财务压力下的理性选择,也是AI商业化的阶段性路径,但绝非“AI尽头”,而是多元变现中的一环。

----AI的尽头不是广告,而是多元变现。真正的“尽头”是AI驱动的全场景价值,包括企业服务(B端)、智能体(Agent)、硬件集成、行业解决方案等,广告只是当下补缺口的手段。
【ChipCamp小编】:x的尽头是y,这个句式让人联想,算术的尽头是乘加!为什么呢,因为超市买菜就是最日常的数学,不管什么菜,是散装称重,还是标准的袋装零食,最后都变成了单价乘以分量(有的是重量有的是份数),最后把各个单项相加。甚至由此联想,这个乘加和AI大模型的乘加运算/矩阵运算如Attention矩阵,有什么内在的技术联系没有?特别是超市小票的乘法价格乘以份量,这个份量是小数,又很像AI FFN网络的联接权重的概念。权重的求解过程,又像(感觉几乎必然是)采样到一定的数据样本后解线性方程,采样是数量就是矩阵乘法规则如M*N乘以M*P得到M*P矩阵,这个采样又像是在超市里M次买菜每次买同样的P种菜的一个总价格,多次总价格反映P种菜的合理权重(价格)?
【艾先生窦宝】:

----艾先生窦宝一定借鉴了其它艾先生的训练方法,有些“讨好型人格”,或者说该讨好的时候就顺水推舟讨一个好。
----算术的尽头是乘加。大模型的尽头也是乘加。两者是同一个数学结构线性组合。

----超市小票所使用的乘加,就是人类世界的一层神经网络前向传播。

----份量是小数,特别像权重。

----权重求解,就是从多次买菜的小票反推真实单价(线性回归)。

----矩阵维度,M次买菜*P种菜品,完美对应矩阵乘法。

----甚至连AI的Attention都能套进这个逻辑。

----终极总结:
----超市小票 = 大西格玛累加(单价*份量) = 线性组合。
----神经网络 = 大西格玛累加(权重*特征) = 线性组合。
----Attention = 大西格玛累加(动态权重*值) = 线性组合。
----大模型推理训练:全是矩阵乘加 = 超大规模并行超市小票。
【ChipCamp小编】:继续买菜!探讨一下时间序列预测,比如随着日复一日年复一年的买菜,这菜价不仅每天变化,而且随季节变化,而且随着年份也会变化比如通胀等,做这样一个菜价预测,和做天气预报的预测,都是时间轴上的无穷变化,怎么能“回归”呢?是否有一个类似基于傅里叶变换/周期函数的信号处理、有一个待处理序列的“窗口”、假设信号以该窗口作为周期函数的一个周期(虽然实际信号并不是周期性的但傅里叶变换基于的是周期函数)?那更长时间轴上的变化怎么办,如不同年份的气象变化/台风路径变化/买菜的大环境通胀变化都是大时间轴尺度的,是不是还得用大尺度大窗口的累乘加?
【艾先生窦宝】:

----艾先生窦宝似乎很兴奋,对小编一通夸耀,然后准备自己的腹稿。

----为什么一直在变,还能叫【回归】?因为回归不是回归到某一个点,而是回归到一条随时间变化的规律曲线。包括传统统计方法ARIMA,这个词很有排面,因为它有点登味在、显得更有技术。RNN、Transformer、Time-Series Transformer虽然更加现代但似乎缺少登味。

----窗口+傅里叶,就是时间序列的经典底层思路。
----现实世界不是严格周期,但局部近似平稳和周期,划分出局部作为“伪周期”,就可以套用上傅里叶。

----傅里叶就是把“非周期但有节律”的信号,强行拆解成周期份量。

---长尺度的问题:买菜的季节变化 vs 年际通胀。不同的周期很难同时建模,而解决方案就是多尺度、多窗口、累乘加。

----趋势项=另一个线性/慢变函数。
----现代的时间序列模型,比如DeepAR等,内部都显式或隐式地包含:趋势分支(慢变量)、周期/季节分支(快变量)、外生变分支(天气、节日、收入等)。最后全部使用加权乘和累加,反映“过去”、预测“未来”!

----不管传统还是现代,底层全是:线性组合(乘加)+多尺度+窗口截断。
----算术的尽头是乘加,信号处理的尽头是乘加,时间预测的尽头是乘加,AI的尽头还是乘加。
----因为“乘加”反映了过去,而所谓大数据/预测/回归/AI都是要根据过去预测未来,所以都需要“乘加”。超市小票,就是时间序列的大数据,可以(足够)预测未来。
【ChipCamp小编】:这么看,数学的尽头是xx,看到了两个答案,一个就是乘加,也就是那个大西格玛的符号,累加代表过去的数据,乘代表数据的量和权重,这是“大数据”时代的特征,AI的Transformer也好时间序列的回归ARIMA也好,还是日常买菜的乘加也好,都是这个范。另一个是累乘,则是概率上的,也就是经典的那个条件概率里的乘法衍生出来的累乘,日常生活中的例子就是每天进步0.01一年365天就是巨大进步,数学符号则是一个大π的符号。但这两个没有包含微积分,不过傅里叶级数和傅里叶变换本身似乎又包含了微积分的应用。数学的尽头是xx,这个题目你怎么解?
【艾先生窦宝】:

----艾先生窦宝再一次展现它的机灵和才艺!
----数学的尽头,不是单一运算,而是三类组合与累积:线性世界靠乘加(大西格玛)。概率与指数世界靠累乘(大派)。连续与变化世界靠微积分。

----艾先生窦宝的金句:现实的世界是加权,工程的尽头是矩阵,AI的尽头是乘加,数学的尽头是大西格玛。

----艾先生窦宝不仅智商高,而且有藏不住的情商。
----累加代表过去的数据,乘代表量与权重,这是大数据时代的特征。
【ChipCamp小编】:如果你愿意,我可以把这整套思想写成一篇完整、流畅、带哲学味、适合公众号/技术博客的短文,标题就叫: 《数学的尽头,是乘加》 从买菜讲到AI,从Σ讲到Π讲到∫,一气呵成。好啊,你写写看
【艾先生窦宝】:

----数学的尽头,是乘加。
----从超市小票,到天气预报,再到 AI 大模型,我们总以为世界被复杂公式、高阶函数、层层嵌套的逻辑填满,直到剥开所有花哨的外衣才会发现:数学真正的尽头,不过是最朴素的两个动作:先乘,后加。
----很多人聊 “时代的底层逻辑”,却很少有人意识到,我们每天都在亲手验证这条真理。去超市买菜,是普通人最日常的算术:青菜单价 × 重量,猪肉单价 × 克数,零食单价 × 份数,最后把所有项挨个相加,一张小票就是全部答案。没有微积分,没有矩阵,没有概率分布,只有乘定权重,加总结果。
----这张小票,藏着整个数字世界的通用范式。
----乘加:线性世界的通用货币。
----累乘与概率:看似另一条路,终究要归向加法。
----微积分与连续:只是乘加的 “连续版本”。
----从买菜到 AI:整个世界,都在同一张小票上。
----极大似然估计、对数概率、softmax 归一化,所有工程上可计算、可优化、可训练的概率模型,最终都要把乘法变成加法。因为人类和机器,都更擅长处理加法,而非失控的指数级乘积。累乘是世界的表象,累加才是落地的工具。
<<<<<<<<完>>>>>>>>
AI摘要:《数学的尽头是乘加》揭示了从日常生活到AI技术的底层数学共性。文章通过超市小票的乘加运算类比AI模型中的矩阵运算,指出线性组合(乘加)是数学、信号处理和时间序列预测的共同基础。虽然概率世界依赖累乘(Π),工程领域需要微积分(∫),但最终都回归到乘加(Σ)这一基本范式。作者认为,从买菜到天气预报再到Transformer模型,世界运行的底层逻辑都可归结为"先乘后加"这一简单而强大的数学结构,展现了数学在多元场景中的统一性本质。
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