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欧拉公式是数学史上最优美的公式之一,它将自然对数的底e、虚数单位i、三角函数完美地结合在一起。这个公式不仅在纯数学中具有重要地位,更在现代人工智能,特别是大型语言模型中发挥着关键作用。
在复平面上,欧拉公式有着直观的几何解释。复数e的i倍θ次方表示一个单位向量,它从实轴正方向开始,逆时针旋转θ角度。向量的实部坐标就是余弦值,虚部坐标就是正弦值。这种旋转具有周期性,每旋转2π就回到原位置。
Transformer模型虽然在自然语言处理中表现出色,但面临一个根本性挑战:自注意力机制本身无法感知序列中元素的位置。比如句子'我爱学习数学',模型无法区分词语的先后顺序。为了解决这个问题,研究者引入了位置编码技术。
Transformer模型使用正弦和余弦函数来生成位置编码。对于偶数维度使用正弦函数,奇数维度使用余弦函数。不同维度使用不同的频率,这样每个位置都能获得唯一的编码向量。这种设计的巧妙之处在于,它利用了三角函数的周期性和正交性。
欧拉公式为位置编码提供了深刻的数学直觉。位置编码本质上是利用复指数在复平面上的旋转特性。不同频率的正弦和余弦函数组合,就像不同速度旋转的复指数,在高维空间中创造出独特的螺旋模式。这使得每个位置都有唯一的编码,为大模型提供了强大的位置感知能力。欧拉公式的优美,在人工智能时代焕发出新的光彩。