一、基础构建模块

1. 标量(Scalar)

  • 形象比喻:一个单独的数字,比如你的体重 65 kg,或者温度 23°C。
  • 数学概念? ✅ 是。标量是只有大小、没有方向的量。
  • LLM/编程中? ✅ 也常用。例如神经网络中的某个权重值就是一个标量。

2. 向量(Vector)

  • 形象比喻:一列有序的数字,比如你每天走的步数 [8000, 9500, 7200],或者空间中的箭头(有方向和长度)。
  • 数学概念? ✅ 是。向量既有大小又有方向,通常表示为一维数组。
  • LLM/编程中? ✅ 非常常见。词嵌入(word embedding)就是把一个词变成一个向量,比如 “猫” → [0.2, -1.3, 0.8, …]。

3. 矩阵(Matrix)

  • 形象比喻:一张表格,比如学生成绩表:

    数学英语物理
    908588
    789280
  • 数学概念? ✅ 是。矩阵是二维的数字排列,用于线性代数运算。

  • LLM/编程中? ✅ 常见。比如注意力机制中的 Q、K、V 矩阵,或者图像数据(灰度图就是一个矩阵)。

4. 张量(Tensor)

  • 形象比喻
    • 标量是 0 维张量(一个点),
    • 向量是 1 维张量(一条线),
    • 矩阵是 2 维张量(一张纸),
    • 3 维张量就像一本书(多页矩阵叠起来),
    • 更高维张量就像多个这样的“书堆”再堆叠起来。
  • 数学概念? ✅ 是(但更广义)。在数学/物理中,张量是一种满足特定变换规则的多维对象(比如应力张量、电磁场张量)。
  • LLM/编程中? ✅✅ 非常核心!在深度学习框架(如 PyTorch、TensorFlow)中,“张量”泛指任意维度的数组。所以这里的“张量”其实是多维数组的同义词,比数学中的定义更宽泛、更工程化。

5. 数组(Array)

  • 形象比喻:编程里的“容器”,可以装数字、字符等。比如 [1, 2, 3] 或 [[1,2],[3,4]]。
  • 数学概念? ❌ 不完全是。传统数学中不常用“数组”这个词,更多用“向量”“矩阵”等。
  • LLM/编程中? ✅✅ 是基础数据结构。NumPy 数组、Python 列表本质上都是数组。在 LLM 中,输入文本被转换成“整数数组”(token IDs),再变成“嵌入向量数组”。

总结对比表

名称数学概念?LLM / 编程术语?维度特点举例
标量0 维3.14, -5
向量1 维[1, 2, 3]
矩阵2 维[[1,2],[3,4]]
张量✅(广义)✅✅(核心术语)任意维度(0~N 维)图像(3D)、批次数据(4D)
数组❌(非正式)✅✅(基础结构)任意维度(编程实现)NumPy array, list