生活中的卷积

算法相关 徐 自远 986℃

说到卷积,很多同学都觉得难以理解,它是这样一个莫名其妙、复杂的式子:

f(t)和h(t)的卷积运算

如果我们从数学上来解释,就是把一个函数“翻折”,然后不断“乘和加”。

这不太好理解。

从信号处理看卷积

从信号处理的角度则更好理解:h(t)是“冲激响应”,f(t)和h(t)的卷,相当于将f(t)倍数的一堆“h(t)”进行“叠加”,如图3.8。

卷积图解

其实,生活中的卷积,无处不在,更好理解。

比如,人生病了去医院,大夫开药后会叮嘱一句:要按时吃药。

为什么要按时吃药

人在t = 0时刻嗑下药,就好比对身体输入了一个冲激函数δ(t)。

而对于这个输入,系统的输出是药效,其大小变化规律,就类似于一个典型的冲激响应:

药效从0开始逐渐增大,到某一时刻到达最大值,然后药效慢慢下降为0。

药效曲线

注意,这是单次吃药(激励)对身体的药效(响应)。

如果我们把人的身体看作一个线性时不变系统的话,显然,多次吃药,就是在不同时间单次吃药的药效的叠加。

如果遵医嘱定时吃药,那么总的药效就类似图4.2中显示的总药效。

定时服药的总药效

此时,总的药效y(t)

y(t) = f(t) * h(t)

h(t)就是一次吃“单位剂量”所产生的药效,即药对人体这个系统的“冲激响应”,f(t)就是每次“剂量大小”。

原则上都是吃同样的“单位剂量”,即每次服药的药效“贡献”都是相同的。

如果想有持续较好的疗效,总的药效,必须在某一个有效区内持续维持一定的水平。

因此,我们必须定时定量吃药,否则,某一次药忘了吃,那么,药效就会迅速跌出有效区,而导致病症反复。

该吃药了。。。

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