新课上线｜贾伊阳：泛函分析（二）重新理解AI的底层逻辑

课程简介

第一期课程，我们建立了泛函分析的基本认知框架：什么是函数空间，什么是希尔伯特空间，如何用对偶空间里的“核方法”去测量函数，从而找到需要的原函数，以及函数测量需要满足哪些技术条件。

第二期，在这个基础上往前走一步：把第一期建立的那些直观，变成可以具体计算、可以写出证明、可以直接用于阅读和写作论文的工具。

这一期不再以介绍概念为主，而是每一讲都从一个具体问题出发。问题来自机器学习里实际出现的情形，训练为什么不收敛、正则化为什么能保证解存在、网络的逆为什么不稳定、生成模型为什么能让分布发生变化，然后回到泛函分析，讲清楚支撑这些问题的那套数学，最后落到一两个可以动手做的小例子上。

每一讲会配两类例子。一类是简单例，帮助把抽象的定义落到具体计算；一类是复杂例，取自近年的论文，看这些工具在真实研究里怎么用。

需要说明的是，这门课的大纲不是固定的。它跟着参与的人走，随着学员的反馈和课堂上的讨论，内容会做相应调整。这也是这门课招募助教团队的原因，想学得深一层的人，可以以助教的身份，参与这一过程。

课程内容

第 1 讲　弱收敛与极小值的存在性。从弱收敛的定义进入变分分析，讨论直接法：当泛函满足反身性、强制性与弱下半连续性时，极小化问题为什么通常有解。用无限维 Tikhonov 问题做例子，并以一篇 2026 年的论文说明神经网络结构本身如何作为一种正则化机制。

第 2 讲　对偶性与鲁棒性。在 Riesz 表示定理的基础上，把对偶性从 Hilbert 空间推广到一般 Banach 空间。核心是一组对偶范数的公式，它直接说明：选择哪一种扰动范数，就对应哪一种对偶梯度范数。应用到 SVM 的对偶问题、ℓ₁ 与 ℓ₂ 鲁棒性的比较、对抗扰动与对偶正则项的关系。

第 3 讲　次梯度、近端算子与算子分裂。介绍次微分、极大单调算子、近端算子与 resolvent，以及 forward-backward 分裂、Douglas–Rachford 等算子分裂方法。从 Lasso 推导 ISTA，并说明一个有意思的事实：ReLU 其实是一个近端算子，神经网络展开可以理解为“学习一个迭代算子”。

第 4 讲　算子稳定性与病态逆问题。把第一期“小奇异值放大噪声”的直觉发展成严格理论：有界逆定理、紧算子的谱结构、无限维紧算子逆通常不连续，以及 Tikhonov 谱滤波。讨论图像去模糊、超分辨与神经算子，说明网络拟合得再好，逆问题仍然可能不稳定。

第 5 讲　半群与连续深度模型。从单个算子转向算子族，介绍强连续半群、生成元、Gronwall 不等式与耗散性，说明 ResNet 如何离散化、如何取连续时间极限，并介绍 Neural CDE 如何处理不规则采样的时间序列。

第 6 讲　隐式层、DEQ 与隐式微分。进入隐式微分：若平衡点由方程定义，反向传播只需解相应的伴随方程。讨论收缩是充分而非必要条件，讨论特征值接近 1 时前向与反向为何同时恶化，以及单调算子如何保证隐式网络存在唯一平衡点。

第 7 讲　概率测度空间与分布距离。把不同的分布距离统一写成积分概率度量，说明 MMD、Wasserstein、KL 与 total variation 为什么看到的是分布的不同侧面，以及它们对应的收敛概念有什么不同。

第 8 讲　扩散与流匹配的泛函分析基础。建立从“点的动力学”到“分布的动力学”的转变，讲授 Fokker–Planck 方程、Langevin 半群、score、正向扩散与反向时间 SDE、probability-flow ODE，以及 flow matching 与连续性方程。

第 9 讲　神经算子与连续注意力。讨论神经算子逼近的到底是离散矩阵，还是函数空间之间的映射。比较 DeepONet、FNO 与 attention 作为积分算子的不同，并讨论为什么“换一个分辨率仍能工作”需要额外的理论。

第 10 讲　Bellman 算子与 Agent 系统。从固定策略的 Bellman 算子出发，扩展到 Markov 算子、Koopman 算子与测度推进的对偶关系、distributional Bellman operator，以及多 agent 情况下 memory、planner、tool 等模块的算子复合与长期误差放大。

面向对象

这门课适合两类人。

一类是从事机器学习、人工智能相关工作的人。你们每天在用的那些模型：正则化、对抗训练、ISTA、Neural ODE、DEQ、Diffusion、FNO、强化学习，背后都站着同一套数学。这门课讲清楚这套数学，学完再看论文里的“紧性”“对偶”“半群”“谱”，就不再是陌生的名词，而是可以拆开、可以计算、可以用到自己的工作里去的工具。

另一类是学数学的人。如果觉得泛函分析是一门由孤立定理构成的基础课，这门课想让你看到它的另一面：这些定理怎样直接解释现代智能系统为什么能收敛、为什么会发散、会在哪里出问题。

建议具备一定的函数、向量与矩阵基础，最好已经接触过第一期的基本框架；如果对机器学习中的常见模型有大致了解，会学得更顺畅。

主讲老师

贾伊阳，东京都市大学讲师，曾任日本女子大学、成蹊大学助理教授，研究方向涵盖计算复杂性、算法及范畴相关理论。集智学园《范畴论与机器学习》《面向应用的泛函分析》课程讲师。她的讲课风格细致入微、逻辑清晰，声音甜美，是集智社区中备受学员喜爱的人气讲师。

贾伊阳老师近期与耶鲁大学数字伦理中心创始主任、信息哲学家Luciano Floridi展开合作，共同运用范畴论等数学工具，系统探讨人工智能的边界与安全性问题。

双方围绕大语言模型的语义基础、AI系统的形式化建模以及智能体的因果推理等方向，合作发表了多篇学术论文，从数学哲学层面为理解AI的能力边界、幻觉来源与可靠性提供了新的分析框架。

贾老师也将在后续课程中介绍这一系列合作成果，欢迎关注。

招募助教团队

这门课设有助教团队，协助课程运转。助教的工作主要有四项：

· 收集课堂反馈，整理学员在学习过程中遇到的困难和疑问；

· 提出课程优化的建议；

· 配合讲师，共同准备下一堂课的内容。

· 组织学员进行教材的编订。

前面的说明里提到，这门课的内容会随着学员反馈做相应调整；助教正是落实这件工作的那一环。

报名助教需为本期课程的报名学员，集智将根据学员的背景及在集智社区的参与情况择优确定。入选助教需完成两期课程的字幕任务。

助教回馈方面，入选助教完成基本助教工作后将退还全部学费；表现优秀的助教，还可增加奖学金绩效。

如果你希望不只是听课，而是真正参与进这门课的组织与打磨，欢迎报名助教。

泛函分析与人工智能教材编订计划

由于市面上尚未有一本系统编著的泛函分析与人工智能教材，我们决定从学员中招募作者，根据老师的讲课内容，共同编订一本真正适用的教材。这将是国内第一本泛函分析与人工智能教材，我们希望你的名字也能留在上面。

课程信息

· 泛函分析（二）

· 每两周一次课，固定在周二晚 7:30（即隔周二）

· 首讲时间：9月8日（周二）晚 7:30

· 线上腾讯会议直播 + 回放

· 学费：￥499（早鸟价 ￥199，9月8日之前报名享早鸟价）

泛函分析课特别定制集智涌现文化衫

附赠两副复杂科学知识卡

学员如何获得：

1. 服务贡献

报名担任助教，参与课程运营与学员支持工作。

1. 宣传贡献

• 转发活动文案或海报至朋友圈，附上个人推荐语，集赞满100个。

• 同一课题组5人组团集体报名。

1. 内容贡献

参与字幕校对或内容整理工作，可使用9900积分兑换相应权益。

真实学员反馈

：贾老师的第一期课程中，为我们介绍了泛函的基本定义，什么是函数空间，介绍了常用的希尔伯特空间，如何用核方法去测量函数（对偶空间）来找到我们需要的原函数，在做泛函的过程中，还讲了很多技术细节，就是怎么测量函数，需要满足哪些要求等等。

通过初步学习和了解，我们理解了物理、机器学习的内部工作原理，理解了诸如无限宽度的神经网络约等于一个核方法，知道了如何从数学思维理解机器学习。

希望在第二期的学习中，更够更加了解到解决前沿高维数学问题的泛函分析思想和方法。

：贾老师讲得很好，从头到尾把一门课讲得这么体系化，非常难得。课程内容扎实，逻辑清晰，听下来收获很大。

如果后续课程深入，我特别期待能听到以下几块内容：变分法与最优化、线性算子理论、三大定理（Hahn-Banach、一致有界性、开映射与闭图像）、谱定理。这些方向非常实用，对我们的研究和应用都会有直接的帮助。

关联课程丨面向应用的泛函分析：空间、算子与结构

第二期默认你熟悉第一期的基本框架：函数空间、范数与完备性、Hilbert 空间的几何、对偶空间。如果你是从机器学习或人工智能直接进入泛函分析，还没有系统地建立这套底子，建议先补上第一期《》。

第一期回答三个更基本的问题：怎样把形态各异的函数放进同一个框架里谈论；怎样定义“接近”与“收敛”，让逼近和迭代算法有明确的终点；怎样保证求解过程对扰动和噪声始终稳定。它沿着“空间—度量—完备—算子—几何—对偶”这条主线，把最抽象的名词讲成一张可以在科研里导航的地图。第一期已有录播，可在集智学园网站回看。

第二期的每一讲，都站在这些结论上再往前走一步：第一期建立直觉，第二期把这些直觉变成可以写出证明、可以直接用于论文的工具。两期连起来，是从“理解泛函分析”到“用泛函分析做事”的完整路径。