如果汽车速度超过一定值,空气阻力变大,车速不会无限提高(车速 vs 油门关系变得非线性)。
ai 里,线性函数只能描述简单的关系,但现实世界很复杂,所以我们通常需要非线性函数(比如 relu、sigmoid),让 ai 具备更强的学习能力!
结论:线性函数的关键作用
它表示“等比例变化”,非常适合简单的数学建模。
它容易计算,但无法处理复杂的模式(比如 ai 需要的非线性关系)。
在机器学习里,很多算法的第一步就是尝试“线性拟合”,看看数据是否符合简单的线性规律。
思考:你在现实生活中,还能找到哪些“线性关系”的例子?
故事比喻:小镇爬山比赛(非线性函数)
在一个小镇上,每年都会举办爬山比赛,从山脚一直爬到山顶。参赛选手发现了一件奇怪的事情:
刚开始,地势平缓,大家走得很轻松,每前进一步,爬升高度稳定增加(几乎是线性的)。
爬到一半,山开始变陡,爬升高度变得越来越快(非线性增长)。
快到山顶时,山路变得曲折难走,即使拼尽全力,每一步的爬升高度却变小了(增长趋缓)。
这个爬山的过程就像数学里的“非线性函数”——变化不是固定的,而是随着不同阶段而加快或减慢,甚至拐弯。
非线性函数的核心特点:变化不均匀,可能加速、减速甚至拐弯
在数学里,线性函数的关系是固定的等比例变化(比如快递员送货的例子),但现实世界大多数现象都是非线性的,也就是输入和输出的关系是变化的,不是固定的比例。
1 爬山 vs 线性 vs 非线性
如果山是“线性的”:爬 1 米,就升高 1 米,整个爬升过程都是一样的(就像直线 y = ax + b)。
但现实中的山是“非线性的”:有的地方陡、有的地方缓,有时走一步升 5 米,有时走一步才升 05 米。
比喻:非线性函数就是这样的,它不像直线那样“老老实实”地增长,而是可能有高峰、有谷底,甚至会拐弯。
2 另一种比