重学线性代数

2020 年 8 月 2 日 AINLP

一直觉得,编程、数学和英语是程序员三大基本功,除了编程是分内之事外,数学对于程序员特别是对搞法的同学来说特别重要如果在写得一手好程序之外,还良好的数学素养,这样的工程师绝对抢手。

 

其实小时候我也想不明白学好数学有什么用,直到后来学了工程数学之后,才意识到原来数学可以应用在各类工程中,尤其对技术人来说,学好线性代数就尤为重要。

 

为什么?线性代数是数值代数的数学理论前提,数值代数通常也称为矩阵计算,是以计算机为工具来求解各种数学模型,是特别为计算机上进行线性代数计算服务的,所以,计算机科学本身就离不开线性代数的知识。

 

作为数学中最抽象的一门课,线性代数的应用十分广泛,是计算机很多领域的基础。比如,如何让 3D 图形显示到二维屏幕上?这是线性代数在图形图像学中的应用。如何提高密码被破译的难度?这个密码学问题,用线性代数中的有限向量空间也可以很好地解决。

 

还有一个众所周知非常重要的应用领域 —— 机器学习很多人都觉得,机器学习很难,其实我感觉,机器学习本身没有多大难度,因为经过多年的积累后,很多规则已经成型了。对于我们来说真正难的,是机器学习背后的算法所涉及的基础数学原理,包括向量、矩阵等等。

 

我们可以来看下机器学习的整个知识体系

 

             

 

就单从数学角度来看,这个覆盖范围已经很广了,但你看,最最核心的还是线性代数,也就是最本质的向量和矩阵。所以说,学好线性代数才是最最关键的。

 

有些同学可能会说,线性代数对我好像没用,是的,如果你工作中除了 CRUD 就是处理各类字符串、链表、Hash 表,高中甚至初中数学就足够了。但只要你想「再往上走一步」,做任何一点带有创新性的技术,数学问题,往往会成为你的绊脚石。

 

线代这么难,怎么才能更轻松学懂、会用呢?

 

我当时学习的时候啃了不少线性代数相关的书籍,但大都是直接讲应用实践,再穿插了一些数学知识,从实践的角度切入,虽然入门容易,但缺点也显而易见的。这样学下来,只知道固定的应用场景,死记硬背几个知识点容易,但是数学底层知识不牢固,当真正遇到问题的时候,也只能干瞪眼了。

 

所以在技术领域里,我更推荐从底层基础概念开始,一步步往上走,一直到应用实践。


但是我寻寻觅觅一直没有找到这样的课程,直到我看到了极客时间推出了《重学线性代数》,通过自下而上的方式,以通俗易懂的语言,带你构建完整实用的线代知识框架,详解 9 个机器学习中必备的线代核心点,并且,还会讲到线性代数在计算机很多其他领域的基础和应用,比如:图形图像、密码学,等等,我确定,这就是我要找的线性代数的学习专栏,真正地能让大家掌握工程应用中的线代知识 

 


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作者是谁?


朱维刚,毕埃慕(BIM)首席战略官、副总裁,前阿里云资深产品与技术专家,微软人工智能金牌讲师,长期专注于云计算和大数据领域。拥有多年海外工作经验,自2008年开始从事云计算和大数据相关工作,曾带领国际团队主导比利时电信云 BeCloud,以及新加坡政府云 G-Cloud的建设。

 

他是如何讲解线性代数?

 

为了让大家能更加系统地学习线性代数,作者将内容打磨成 2 个模板:

 

第一个模块是基础篇,讲的是线性代数的理论基础。

 

  • 先从最简单的线性方程组说起,在这基础上引出向量和矩阵,并通过矩阵来解线性方程组的不同方法(有直接法,也有实践中用得最多的间接迭代法)。

 

  • 然后,在向量和矩阵的基础上讲线性空间,因为在实践中,更多的是对集合的操作,也就是对线性空间的操作。线性空间好比是容器,它包含了向量,以及向量的运算。

 

  • 最后,介绍解析几何,是解析几何使得向量从抽象走向了具象,让向量具有了几何的含义,比如:计算向量的长度、之间的距离和角度,这在机器学习的主成分分析PCA中是非常有用的。

 

第二个模块是应用篇,作者结合线性代数的基础理论,讲解线性代数在计算机科学中的应用。

 

有了之前的基础后,你再来看应用实践就会觉得简单很多。在每一讲最后都特意设计了线性代数练习场,带你通过练习来巩固学到的知识点。

 

所以从整体来说,“重学线性代数”可以满足你四个层次的需求:

 

  • 第一层次:在研究应用领域时,希望能够理解数学公式的意义。

  • 第二层次:在阅读线性代数参考书时,希望理解书中的内容。

  • 第三层次:能够自己实践、自己计算。

  • 第四层次:能够踏入大规模矩阵计算的世界。

               

话不多说,大家自己看看目录吧 👇

        

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