职场小聪明 第599章 回归问题用恒等函数

故事比喻：回归问题的本质

故事背景：魔法师的预言术

在魔法大陆上，有一位着名的预言家——艾尔法大师。他的魔法水晶球能够预测未来，比如明天的天气、市场的粮价、战马的速度等。

但这个水晶球并不是直接告诉他答案，而是根据过去的数据进行推算。艾尔法的任务就是通过观察过去的数据，找到规律，并用它来预测未来。

这个过程，就像我们在现实世界中使用回归分析来预测数值型结果，比如：

? 天气预报（预测气温）

? 房价预测（基于面积、地段等）

? 销售额预测（基于广告投入）

第一步：收集历史数据（训练数据）

一天，艾尔法大师想要预测明天市场上粮食的价格。他开始翻阅自己的魔法日志，发现了以下记录：

过去的天气（温度） 市场粮价（金币）

10°c 15

12°c 18

15°c 21

18°c 25

20°c 28

他发现粮价和温度之间似乎有某种关系——温度越高，粮价也越高。

第二步：发现规律（拟合回归模型）

艾尔法大师试着在魔法水晶球上画出这些数据点，并用一条魔法曲线连接它们。

这条魔法曲线，就是回归分析中的“回归线”，它可以帮助他预测未来。

经过测算，他发现：

这意味着：

? 如果温度是 10°c，粮价 ≈ 1.5 x 10 3 = 15（符合历史数据）。

? 如果温度是 20°c，粮价 ≈ 1.5 x 20 3 = 28（也符合历史数据）。

现在，他可以用这个公式预测未来！

第三步：预测未来（回归预测）

第二天早上，艾尔法大师的魔法仪器显示，今天的温度将达到 16°c。

他立刻用自己的公式计算：

于是，他向城镇的商人们宣布：“今天市场上的粮价大约是 27 枚金币！”

果然，到了市场，粮价确实在 26-28 枚金币 之间，和他的预测十分接近！

这就是回归分析的核心思想——基于历史数据找出规律，并用它来预测未来数值！

比喻：回归分析就像画一条“魔法轨迹”

1. 过去的数据 = 魔法师的历史日志（数据集）。

2. 回归分析 = 画出魔法轨迹，找到历史数据的趋势（拟合模型）。

3. 回归方程 = 预测未来的魔法公式（数学模型）。

4. 预测新数据 = 用魔法公式计算未来的情况（输入新数据，得出预测值）。

就像艾尔法大师一样，我们可以用回归模型来分析现实世界的趋势，无论是天气、经济，还是商业预测，回归分析都是一种强大的魔法工具！

故事比喻：恒等函数的本质

故事背景：魔法城的镜子法则

在魔法大陆的镜之城，有一座神奇的大厅，里面摆放着**“真实之镜”。这面镜子不同于普通的魔法镜，它不会扭曲形象，也不会美化或丑化任何东西，而是完全忠实地反映你本来的样子**。

无论谁站在镜子前，看到的都是自己最真实的形象——高就是高，矮就是矮，胖就是胖，瘦就是瘦。

这面镜子，就像数学中的恒等函数（Identity Function），它的作用是：

无论你输入什么，它都会原封不动地返回相同的值。

比喻：恒等函数 = 透明管道

你可以把恒等函数想象成一个透明管道：

? 你放进去 5，它输出的还是 5。

? 你放进去 -3.7，它输出的还是 -3.7。

? 你放进去 1000，它输出的仍然是 1000。

它不修改、不变换、不加工数据，只是简单地把原始信息传递出去，就像真实之镜一样，忠实地反映输入的内容。

故事拓展：恒等函数的魔法作用

在神经网络中，有许多复杂的激活函数（如 ReLU、Sigmoid、tanh），它们会对输入数据进行某种非线性变换，比如抑制负值或归一化输出。

但在某些情况下，我们希望信息原封不动地传递，不做任何调整，这时候就会使用恒等函数。

比如：

1. 线性回归——在输出层，我们常用恒等函数，因为回归的目标是预测连续数值，我们不希望对其进行变换。

2. 残差网络（ResNet）——某些深度神经网络为了避免信息损失，会使用“跳跃连接”（skip connection），其中恒等函数就充当了数据的直通通道，确保信息能够无损传递到后续层。

总结

1. 真实之镜 = 恒等函数，输入什么，输出就是什么。

2. 透明管道 = 恒等函数，信息不加工，直接原封不动传递。

3. 神经网络中的作用：当我们不希望对数据进行变换时，就会使用恒等函数，让信息自由流动。

所以，恒等函数的作用虽然简单，但在数学和深度学习中，它就像一条纯净无瑕的魔法通道，确保数据不受干扰地传递到下一步！

故事比喻：回归问题中恒等函数的作用

故事背景：魔法师的信使

在魔法大陆的预言之都，住着一位着名的魔法师——艾尔法。他擅长用水晶球预测未来，比如明天的粮价、下周的温度、国王的税收等。

不过，艾尔法有一个重要的助手——信使瑞克。瑞克的任务很简单：他不修改、不扭曲，也不干涉任何信息，而是忠实地将艾尔法的预测结果送到国王手里。

国王问：“明天的粮价是多少？”

艾尔法计算后告诉瑞克：“27 枚金币。”

瑞克不加任何加工，直接告诉国王：“27 枚金币。”

这个信使瑞克的工作方式，就像数学中的恒等函数（Identity Function）：

无论输入是什么，输出都是一样的，不做任何调整。

比喻：回归问题中的恒等函数 = 透明传输

回归问题的目标是预测一个连续的数值（比如房价、温度、销售额）。在神经网络的输出层，我们通常使用恒等函数，因为我们希望预测出的数值保持原样，而不是被改变或限制。

想象你有一个透明管道，用来传输数字：

? 你放进去 27，它输出的还是 27。

? 你放进去 100.5，它输出的还是 100.5。

? 你放进去 -3.7，它输出的仍然是 -3.7。

这个透明管道就像恒等函数，它让预测值直接流向输出层，不做任何变换。

为什么回归问题需要恒等函数？

在神经网络中，我们通常会在隐藏层使用非线性激活函数（比如 ReLU、Sigmoid、tanh）来学习复杂的关系。但在回归任务的输出层，我们不需要对最终结果进行非线性变换。

比如：

? 如果我们用 Sigmoid 作为输出激活函数，所有预测值都会被压缩到 0 到 1 之间，这在二分类问题（如猫 vs. 狗）是合理的，但在回归问题（如预测房价）中就不合适了。

? 如果我们用 tanh 作为输出激活函数，所有预测值都会被限制在 -1 到 1 之间，这也不适用于回归问题。

? 但使用恒等函数，预测值不会被改变，网络可以自由地输出任何数值，这才符合回归任务的需求！

故事总结：回归任务中的恒等函数 = 真实的信使

1. 艾尔法魔法师 = 神经网络，负责计算和预测数值。

2. 信使瑞克 = 恒等函数，不改变信息，直接传递结果。

3. 国王 = 真实世界，需要接收真实的预测值，不希望收到变形的数据。

4. 透明管道 = 恒等函数的作用，确保预测值不受干扰地传输到最终输出。

所以，在回归问题中，我们用恒等函数作为输出层的激活函数，因为它就像一个忠实的信使，保证预测值不被篡改，直接送达目标！