“ 共渡難關(guān)”
01—K30與K99共渡難關(guān)
經(jīng)過甄別，他們按照正確的指示來到了一個稀疏空間，之所以稀疏是因?yàn)镵30在此處航行速度是同等能量消耗情況下的3倍，好像之前航行在水里，現(xiàn)在航行在空氣里，阻力大大減小。接著，全息指示再次出現(xiàn)：“將40%的能量封存，將40%的能量用于長期維系艦船的運(yùn)行，20%的能量通過大推力發(fā)動機(jī)一次性用盡，發(fā)射！”
看到這，眾人甚是不解，發(fā)射？發(fā)射到哪里？怎么發(fā)射？朝哪發(fā)射？無數(shù)個問題縈繞在大家腦海。
就在此時，K30的正前方閃爍著紫色光芒，斷斷續(xù)續(xù)，好像是某種信號一樣，K30的探測器及時捕捉了這種信息，破譯之后的結(jié)果是：x1星，yu星，γ43q星，37°，同時結(jié)合附近的天體位置，定位出這是一個方位。而此時的K30背面射線暴也越來越強(qiáng)，眼看就要將K30所在的這片稀疏空間湮滅，BIT提議大家朝這個破譯之后的方向全力進(jìn)發(fā)，出于對BIT的信任及面臨別無他法的窘境，K30通過大推力發(fā)動機(jī)猛地一下彈射出去... ...令他們沒有想到的是，這個能量在稀疏空間產(chǎn)生的速度將空間花開一個口子，他們從裂縫中穿了過去，隨后裂口自動閉合了，真的就像是來到了另一個空間！
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回頭再看時，裂縫好像沒有存在過，因?yàn)槟莻€地方是“空間”，有著間隙和各種星體的空間。隨后，全息信息以一種他們熟知的開普勒452b文字再次出現(xiàn)：“是我們，兄弟們！”。
就在大家費(fèi)解的時候，不遠(yuǎn)處駛來一輛與K30類似的艦體，他們以為是遇到了未知文明，正準(zhǔn)備與之較量，但是當(dāng)看到對面發(fā)來的“握手”信號之后，K30所有人激動哭了，這是K99！K30所有人都沒有想到還能在有生之年遇到開普勒452b的同類，更沒想到他們會留下接應(yīng)他們。
從K99的反饋得知，母艦和其他巡航艦當(dāng)時順利通過引力糾纏效應(yīng)獲得了10倍光速成功踏上了引力走廊。在出發(fā)之前，艦長安排K99嘗試與K30重建溝通，但是一直不曾成功，隨后不久便遇到了那個超強(qiáng)等離子體云的襲擊，整個K99被一股強(qiáng)大的沖擊波推了出去，等他們重新掌控K99這艘巡航艦，脫離等離子體云的束縛之后，他們發(fā)現(xiàn)來到了這片區(qū)域。
K99的探測人員補(bǔ)充道，他們探測到K30就在不遠(yuǎn)處，也知道K30即將面臨射線暴的攻擊，但是嘗試發(fā)送任何信息全部失敗，于是他們用引力對信息進(jìn)行編碼，然后利用周圍天體之間的波動效應(yīng)將消息“捎帶”過去。受到K30附近射線暴的影響，信息肯定會有所丟失，但是這是唯一的方式，如果K30可以排除干擾，按照正確的方式進(jìn)行操作，就可以與K99匯合... ...
說到這里，縈繞在K30所有人心頭的那個神一般的存在終于揭曉，他們是K99！
隨后K99也跟K30分享了一些信息：
【1】與母艦失聯(lián)，是那種非正常失聯(lián)：信號可以正常發(fā)送，但一直是石沉大海，要么是母艦遭遇不測，要么是因?yàn)橐恍└蓴_導(dǎo)致母艦未接收到信息，要么...是被母艦拉黑了
【2】K30穿越過來的那個入口非常神奇，從這邊可以往另一側(cè)傳遞引力信息，無法傳遞電磁信息；而且對方好像根本察覺不到這個“墻”的存在。這好像是兩個空間的界！
K30也與K99分享了這段時間的經(jīng)歷，包括對地獄之門的一些猜測和關(guān)于開普勒452b星球上流傳的尋找鉻源的傳說... ...很快兩艘巡航艦達(dá)成了一致：合力探索通過地獄之門的路徑，尋找終極自由之路！
BIT首先給出了自己的想法，既然所處的空間是原來的鏡面空間，那么為了到達(dá)γ75_3恒星大方向還是得和原來保持一致；然后K30和K99要做的就是沿著該路線重新上路，他們不知道的是，“地獄之門”，此名非虛。因?yàn)閮H僅航行了3個開普勒星日，就發(fā)現(xiàn)了一個超大質(zhì)量的中子星。
中子星是可以與黑洞一較高下的力量存在。黑洞大家都知道，是吸收一切的魔鬼，但超大質(zhì)量中子星也絕非等閑之輩：它影響了引力的探測，違背了大家對于黑洞宇宙無敵的認(rèn)知！也正由于它強(qiáng)大的引力存在，K30和K99所有檢測設(shè)備都會出現(xiàn)嚴(yán)重偏差，就連飛船本身稍有不慎都會被中子星吞噬掉！
這顆中子星的影響范圍之大，強(qiáng)度之強(qiáng)，以至于飛船剛發(fā)現(xiàn)他的存在就已經(jīng)無法逃離！兩艘飛船已經(jīng)開啟了緊急制動，但是飛船外表面的核能裝置、飛船的補(bǔ)給裝置等等還是一直不斷地脫離船身被撕裂下來，被中子星吸了過去。這個過程不會持續(xù)很久，最終整個飛船包括飛船內(nèi)部的所有隊(duì)員都要么被吸入中子星懷抱，要么在此之前被撕裂。
在采取了核能制動之后，兩艘巡航艦又苦苦堅(jiān)持了3天，經(jīng)過3天若干次的重復(fù)觀測到（因?yàn)榇艌鲎兓瘜?shí)在是太快，若飛船的設(shè)備一次性捕捉周期內(nèi)所有數(shù)據(jù)，需消耗巨量能量進(jìn)行干擾信號的過濾，飛船將無法在合適的時機(jī)迅速通過中子星的束縛，只能通過間歇性的捕捉并將多次觀測記錄拼在一起），這顆中子星的磁場強(qiáng)度每隔3個小時就會發(fā)生變化，而且每三個小時的前后1.5小時是重復(fù)變化，也就是說后1.5小時完全重復(fù)前1.5小時的變化模式。1.5小時以內(nèi)，整個磁場序列的時間長度為43789241個單位，也就是每隔0.000123秒就會發(fā)生一次磁場變化。
值得慶幸的是，這顆中子星的相鄰兩個周期的變化一模一樣，也就是說第一個周期和第二個周期的磁場變化和對應(yīng)的引力變化一模一樣；第三個周期和第四個周期內(nèi)磁場的變化和引力變化一模一樣，以此類推… …這就為兩艘飛船的通過提供了絕佳的條件：既然兩艘飛船的能量儲備無法再支撐在第一個1.5小時完整周期內(nèi)將全部磁場狀態(tài)測量完畢，那只能直接利用傳感器感知引力大小，并將引力序列記錄下來，然后根據(jù)觀測到的引力序列將對應(yīng)的磁場狀態(tài)序列一一預(yù)測出來，進(jìn)而在下一個時刻調(diào)整巡航艦磁場進(jìn)而調(diào)整引力，精準(zhǔn)躲過中子星的強(qiáng)大引力束縛。說話間，BIT已經(jīng)基于前三天的觀測數(shù)據(jù)把模型訓(xùn)練完畢。
但還有一個問題橫亙在大家面前：經(jīng)過計(jì)算，這顆中子星一共有3.9x10的17次方種磁場狀態(tài)，每個磁場狀態(tài)會表現(xiàn)出5.88x10的4次方種引力大小，再加上周期一個時間周期有43789241個時刻，那么一個觀測完畢的引力序列對應(yīng)的狀態(tài)序列可能有多少種呢？簡單算一下：
第一個時刻t1有3.9x10的17次方種，t2有3.9x10的17次方種… …一共也就是3.9x10的17次方再乘以43789241這么多種可能的觀測序列，如果通過出來每一個可能的序列的可能性大小，然后進(jìn)行對比得到可能性最大的磁場狀態(tài)序列，需要多久呢？最致命的是每一種可能性都要經(jīng)過程序進(jìn)行驗(yàn)證，降低預(yù)測錯誤的可能性，進(jìn)而提高飛船通過的概率，在相鄰兩個中子星磁場變化周期的間隙，兩艘飛船的計(jì)算資源可以完成這個任務(wù)嗎——顯然不可能！
BIT早就想好了對策：窮舉所有可能的狀態(tài)序列肯定是比較直觀的想法，但是這個目標(biāo)太“大”！需要把問題分解一下，分解為一個一個的子任務(wù)。具體到現(xiàn)在的這個情況就是：最終目標(biāo)我們要找到一個長度為43789241的狀態(tài)序列，但是一下子找到這個序列太難了，所以不妨考慮一下先找到一部分序列。
其實(shí)就是把整個時間序列進(jìn)行拆分，每個時刻都計(jì)算一下當(dāng)前時刻達(dá)到該狀態(tài)的所有可能并依次往下計(jì)算，可有效減少計(jì)算量。
如果從全局考慮，那么一共需要考慮27種路徑，每個節(jié)點(diǎn)之間的距離不一樣，我們需要找到最短的那一條路，那么我們現(xiàn)在的情況難道是把27種所有的路徑的距離全都算一遍然后作比較嗎？不，我們可以這么想，假設(shè)從S到E的最短路徑經(jīng)過C1，那么從這條最短路徑從S到C1這段路徑一定是從S到C時刻各個狀態(tài)當(dāng)中最短的路徑。
有人可能會覺得是不是還存在其他路徑比這個更短呢？
不會的，因?yàn)槿绻麖腟到C時刻存在比最短路徑的這個子路徑更短的路徑，那么用這個更短的路徑替換掉這段子路徑，那么新形成的這個S到E的總路徑就會比原來更短，這與我們的假設(shè)矛盾（假設(shè)就是最短路徑，不存在更短的路徑）；以此類推，我們只需要找到從出發(fā)點(diǎn)開始到每一個時刻t的各個狀態(tài)的最短路徑狀態(tài)x，然后從t時刻的狀態(tài)x出發(fā)，考慮到t+1時刻的各個狀態(tài)的路徑長短就可以了，這樣每個時刻我們都會選出最短路徑經(jīng)過的那個狀態(tài)，放棄考慮其他所有狀態(tài)，，，，一直到終點(diǎn)我們就可以大大減少計(jì)算量。
換到我們現(xiàn)在遇到的這個問題，我們就可以依次找到從周期開始的時刻到43789241個時刻的每一個時刻最大可能的狀態(tài)序列的那個磁場狀態(tài)，直到最后時刻，這樣我們就可以找到我們想要的那個磁場狀態(tài)序列， 然后考慮到每個時刻預(yù)測結(jié)果的驗(yàn)證過程，在下一個周期開始之后的每一個時刻根據(jù)預(yù)測的磁場狀態(tài)有效的調(diào)節(jié)我們的磁場干擾裝置，進(jìn)而影響中子星對我們的飛創(chuàng)的引力束縛，使得我們的飛船與中子星保持相對的引力平衡距離，平穩(wěn)駛過這一片空間。
說干就干，大家一致覺得BIT的提議合理，飛船按照大家討論的方案駛向經(jīng)過中子星的——逃逸不可能范圍——也就是說進(jìn)入這片區(qū)域之后，一旦磁場預(yù)測失誤，那么結(jié)果可能就是進(jìn)入中子星的懷抱… …
第1個時刻順利通過，第2個時刻順利通過，第3個時刻順利通過…第43789200個時刻順利通過，就在大家為剛才的4000多萬個成功預(yù)測感到慶幸，為即將度過的剩下41個時刻（也就是不到一秒鐘的時間）期待不已緊張到窒息的時候，飛船突然發(fā)生了傾斜，所有人感受到了一股撕裂感的同時，飛船被吞沒了… …
02—掉書袋
【1】 上述情節(jié)是對隱馬爾科夫模型(HMM)算法的一個通俗演義。
【2】 HMM是典型的序列模型。
【3】 HMM模型有三個基本問題：
（2）解碼問題。給定模型λ和觀測序列O，尋找最有可能產(chǎn)生觀察序列O的隱含狀態(tài)序列的過程，即尋找最佳狀態(tài)序列 Q = q1q2q...qt來最好地解釋觀測序列O。
（3）學(xué)習(xí)問題。已知觀測序列O，估計(jì)模型參數(shù)(A，B，π)，使P(O|λ)最大。
上述情節(jié)是針對問題（2）進(jìn)行演義，磁場狀態(tài)對應(yīng)模型中的隱狀態(tài)序列，引力序列對應(yīng)模型中的觀測序列；同時為了簡化問題，模型參數(shù)未介紹詳細(xì)參數(shù)。
【4】BIT提出的解法是求解狀態(tài)序列時典型的前向算法，就是為了計(jì)算效率問題，典型的動態(tài)規(guī)劃思路，此處也不做詳細(xì)介紹。
03—參考文獻(xiàn)
1. 關(guān)鍵字：《統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)方法》、李航
2. 關(guān)鍵字：《機(jī)器學(xué)習(xí)》、西瓜書、周志華
3. 關(guān)鍵字：coursera、HMM