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@@ -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** 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。 * 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 2mzyang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。
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## 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。
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### 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。 **
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### 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。
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### 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]
]
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### 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。
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### 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
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## 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。
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### 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。**
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### 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。
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### 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”。
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### 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。
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### 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
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## 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: 如果你决定实施这个项目,我建议按以下步骤进行: