diff --git a/knowledges/Intro-Modbus-Diffusion-Tech-Route.md b/knowledges/Intro-Modbus-Diffusion-Tech-Route.md index e94c83b..1830ab5 100644 --- a/knowledges/Intro-Modbus-Diffusion-Tech-Route.md +++ b/knowledges/Intro-Modbus-Diffusion-Tech-Route.md @@ -208,7 +208,215 @@ Modbus 数据不仅包含“流量大小”,更包含了**指令逻辑(Funct 3. **处理数据包的不确定性**: * 工业网络中存在抖动(Jitter)和丢包。扩散模型天然的概率特性可以完美模拟网络状况的**随机波动**,而不仅仅是理想状态下的数据。 -### 五、 实施路线图建议 +# PART 2:mzyang觉得离散值处理不妥 +下面我就只写你要的这部分:**两种“加噪/去噪”方法的详细介绍** (连续字段用高斯扩散、离散字段用 Mask),并且写成能直接塞进你文档的风格。 + +--- + +## 方法 1:连续字段用高斯噪声扩散(Gaussian Diffusion / DDPM 思路) + +### 适用对象 + +连续字段指的是能取实数的量,例如: + +* `inter_arrival_time`(到达间隔) +* `value`(读写数值,或某种连续统计量) +* `payload_len`(长度也可以当连续/或分桶) + +这些变量有“大小”和“接近”的概念,适合用高斯噪声逐步扰动。 + +--- + +### 核心想法(直觉) + +把真实连续数据 (x_0) 逐步加噪,直到变成“纯噪声”; +再训练模型学会从噪声一步步还原回真实数据。 + +一句话就是: ** 先把数据揉乱,再学会揉回来。 ** + +--- + +### 前向过程(加噪) + +DDPM 经典做法是定义一个时间步 (t=1..T),每一步加一点高斯噪声: + +[ +q(x_t \mid x_{t-1}) = \mathcal{N}\big(\sqrt{1-\beta_t},x_{t-1}, \beta_t I\big) +] + +其中: + +* (\beta_t) 是第 (t) 步的噪声强度(通常从小到大) +* (I) 是单位矩阵 + +常用的“闭式写法”(更实用): + +[ +x_t = \sqrt{\bar{\alpha}_t},x_0 + \sqrt{1-\bar{\alpha}_t},\epsilon,\quad \epsilon\sim \mathcal N(0,I) +] + +这里: + +* (\alpha_t = 1-\beta_t) +* (\bar{\alpha}*t=\prod*{s=1}^t \alpha_s) + +> 直观理解:(t) 越大,(\sqrt{1-\bar{\alpha}_t}) 越大,噪声占比越高,(x_t) 越接近纯随机。 + +--- + +### 反向过程(去噪 / 生成) + +反向就是要学一个模型 (p_\theta) 逐步把 (x_t) 还原成 (x_{t-1})。 + +常见训练方式是让模型预测噪声 (\epsilon)(也可以预测 (x_0)): + +[ +\epsilon_\theta = f_\theta(x_t, t, \text{context}) +] + +训练损失最常用就是 MSE: + +[ +\mathcal L_{\text{cont}} = \mathbb E\big[|\epsilon - \epsilon_\theta(x_t,t)|^2\big] +] + +--- + +### 采样(生成)怎么做(你们落地时最关心的) + +1. 先从高斯噪声开始:(x_T \sim \mathcal N(0,I)) +2. 对 (t=T,T-1,\dots,1): + + * 用模型预测噪声 (\epsilon_\theta(x_t,t)) + * 按 DDPM 的反向更新公式得到 (x_{t-1}) +3. 最终得到 (x_0) 作为生成的连续特征 + +> 你不用在文档里写完整反向公式;只要说明“模型逐步去噪得到连续特征”即可。 + +--- + +### 优点 & 注意点(写给评审/队友看的) + +**优点** + +* 连续变量生成质量通常很好(分布、波动、burst 都更自然) +* 训练稳定(MSE 好优化) + +** 注意点 ** + +* 连续字段最好做归一化/标准化(比如 z-score),否则噪声尺度不好选 +* (\beta_t)(噪声 schedule)会影响效果:一般从小到大更稳 + +--- + +--- + +## 方法 2:离散字段用 Mask 噪声(Mask Corruption / 离散去噪) + +### 适用对象 + +离散字段是“选项题”,例如: + +* `func_code`(功能码) +* `msg_type`(request/response) +* `direction`(C→S / S→C) +* `exception_code`(异常码类别) + +这类变量没有“加法”和“中间值”,所以不能像连续那样加高斯噪声。 + +--- + +### 核心想法(直觉) + +离散扩散的“噪声”不是加一个数,而是 ** 把一些 token 盖住/弄丢 ** 。 + +* 前向:随机把一部分离散值替换成 `[MASK]` +* 反向:模型根据上下文把 `[MASK]` 猜回去(分类问题) + +一句话:**先挖空,再补全。** + +--- + +### 前向过程(加噪 = Mask) + +给每个时间步 (t) 定义一个 mask 比例(或 mask 概率)(m_t),通常 (t) 越大 mask 越多。 + +对离散序列 (x^{\text{disc}}_0) 的每个位置: + +* 以概率 (m_t):替换成 `[MASK]` +* 以概率 (1-m_t):保留原 token + +得到被污染的 (x^{\text{disc}}_t)。 + +> 你也可以扩展为“mask 或随机替换成别的 token”,但第一版用纯 mask 就够清晰、好实现。 + +--- + +### 反向过程(去噪 = 猜 token) + +模型输入:被 mask 的离散序列 + 时间步 (t) +(可选)连续特征上下文 +模型输出:每个被 mask 位置的类别分布(softmax): + +[ +p_\theta(x^{\text{disc}}_0 \mid x^{\text{disc}}_t, t, \text{context}) +] + +训练损失是交叉熵(只在被 mask 的位置算更常见): + +[ +\mathcal L_{\text{disc}} = -\sum_{j\in \text{masked}} \log p_\theta(x^{\text{disc}}_{0,j}) +] + +> 直观:模型的任务就是“把挖掉的格子填回正确答案”。 + +--- + +### 采样(生成)怎么做(简单版本) + +最简单可用的一种生成策略: + +1. 初始离散序列设为全 mask:`[MASK, MASK, ...]` +2. 对 (t=T,T-1,\dots,1): + + * 用模型给每个 mask 位置输出 softmax 概率 + * 采样/取最大概率填入一部分 token + * 随着 (t) 变小,mask 数逐步减少(填得越来越完整) + +最终得到完整的离散字段序列。 + +> 你们文档里可以写成:“从全 mask 开始逐步恢复离散字段”,不用纠结具体填多少个位置的策略。 + +--- + +### 优点 & 注意点(很关键) + +**优点** + +* 对离散字段天然正确:不会引入“编号距离”的假设 +* 特别适合协议字段(功能码/请求响应类型),因为可以利用上下文预测 + +**注意点** + +* 高基数离散变量(例如地址 0~65535)不建议直接当一个巨大 softmax 来 mask:会难学、数据稀疏 + 更建议把它拆成 “region + offset” 或分桶后再做离散建模 +* 需要一个合理的 mask schedule:一开始别 mask 太狠,否则模型只能瞎猜 + +--- + +--- + +## 你们把这两种方法合在一起怎么说(文档一句话版) + +对于每个事件的特征向量,我们将字段分为: + +* 连续字段:用高斯扩散(DDPM)去噪生成(MSE loss) +* 离散字段:用 mask 噪声进行离散去噪(分类恢复,CE loss) + 最终用一个统一 backbone 同时输出连续头和离散头,训练目标为两者加权和: + +[ +\mathcal L = \lambda\mathcal L_{\text{cont}} + (1-\lambda)\mathcal L_{\text{disc}} +] + 如果你决定实施这个项目,我建议按以下步骤进行: