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1. 神经网络对特征的真实诉求不是"不越界",而是"分布一致"(归一化专用)

深度神经网络(Actor 和 Critic)是通过感知数值的大小来评估状态好坏的。

如果一艘船经历了严重的堵塞,它的特征值应该比较大(比如 0.8);如果调度完美,它的特征值应该比较小(比如 0.1)。

泛化的核心前提是:无论算例规模是 N=10N=10N=10 还是 N=40N=40N=40,只要经历的物理拥堵程度相同,它输入给神经网络的特征数值(激活值)就必须大致相等。

举例子:

  • 场景 A(训练集,N=10N=10N=10): 假设一艘船的实际停留时间 stayi=30stay_i = 30stayi=30 小时。按串行公式,总货量算出的分母 Tnorm=200T_{norm} = 200Tnorm=200 小时。该船输入给 PPO 网络的特征值为:30/200=0.1530 / 200 = \mathbf{0.15}30/200=0.15。网络通过训练记住了:输入 0.15,代表这艘船调度得"还不错"。
  • 场景 B(泛化测试集,N=40N=40N=40):现在我们跨规模测试。既然是真实港口,船舶变多时,泊位也会按比例增加,或者排队长度有物理极限。一艘同样货量的船,其真实的停留时间依然在 303030 小时左右。但是,因为 NNN 扩大了 4 倍,总货量 ∑Wi\sum W_i∑Wi 随之扩大了 4 倍,你的串行分母 TnormT_{norm}Tnorm 膨胀到了 800800800 小时。现在,这艘同样经历了 30 小时停留的船,其特征值变成了:30/800=0.037530 / 800 = \mathbf{0.0375}30/800=0.0375。
  1. 什么是"单船物理量纲" (Single-ship Physical Dimension)?定义: 描述单个实体(单艘船)在并行调度系统中独立存在的物理属性或时间跨度。特征举例: 单艘船的到港时间(arrivaliarrival_iarrivali)、单艘船的纯装卸耗时(WiRi\frac{W_i}{R_i}RiWi)、单艘船的实际停留时间(stayistay_istayi)。数学本质:它是 O(1)O(1)O(1) 的。 也就是说,它不随算例总规模 NNN(船舶总数)的线性增长而无限膨胀。正如选中文段所述,真实港口是并行的,无论港口今天接纳 10 艘船还是 40 艘船,一艘装载 1000 吨货物的特定船只,在它靠泊后的绝对作业时间依然是固定的物理极限。它的排队等待时间也仅受限于"局部资源"(泊位和机械)的拥堵程度,绝不等于全港口所有船舶串行处理的总时间。
  2. 什么是"全局物理量纲" (Global Physical Dimension)?定义: 描述整个调度系统(全算例/全种群)宏观状态和累积结果的物理属性。特征举例: 全港口所有船舶的总作业量(WΣW_{\Sigma}WΣ)、算法的全局目标函数总值(所有船停留时间之和 Fpop_mean=∑i=1NstayiF_{pop\mean} = \sum{i=1}^N stay_iFpop_mean=∑i=1Nstayi)、如果全港口只有一套机械串行处理所需的理论总时间。数学本质:它是 O(N)O(N)O(N) 的。 也就是说,它与算例规模 NNN 成正比。如果算例中的船舶数量从 10 艘扩大到 40 艘,全局总货量和所有船停留时间的累加值,必然在数量级上发生几倍的膨胀。
  3. 在神经网络中,我们需要的是哪种量纲 ?严谨的答案是:两者都需要,但必须在数学上严格解耦,对应到不同的网络输入层,绝对不能混用。推导如下:第一层:对于注意力网络(Attention)的"单船 Token 级特征"必须使用【单船物理量纲】(如 TnormsingleT_{norm}^{single}Tnormsingle)进行归一化。推导: 当你把第 iii 艘船的 stayistay_istayi 作为 Token 特征喂给网络时,网络需要建立一种稳定的数值映射(例如:"特征值为 0.5 代表这艘船局部排队很严重")。如果你像之前错误设计的那样,用【全局量纲】(包含了总货量的 TnormT_{norm}Tnorm)去除它,当 NNN 从 10 艘增加到 40 艘时,分母扩大了 4 倍。原本表示"严重排队"的 0.5 就会瞬间变成 0.125。网络会产生认知错乱,认为所有船都极其顺畅。这就是 Canvas 审查报告中指出的特征坍塌(Feature Collapse),它会直接摧毁跨规模泛化能力。第二层:对于全局状态向量(G)和策略奖励基准(Reward / Advantage)必须使用【全局物理量纲】(如 OnormO_{norm}Onorm)进行归一化。推导: 你的目标函数 FFF 是所有船时间的总和,这是一个天然的 O(N)O(N)O(N) 变量。当你想计算当前动作带来了多少目标值改进(Reward),或者衡量种群的整体收敛程度(全局向量 G)时,你必须用同样随 NNN 膨胀的全局基准去约束它。如果你用单船量纲去除全局目标,算出来的值就会随着船舶数量的增加而无限放大(溢出上限 1.0),导致梯度爆炸。
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