在计算机科学中，实例（在元逻辑和元数学中也称为记号）是基于类型定义的软件元素的具体出现。当这样的出现被创建时，称其已被实例化，创建过程和由此产生的出现都称为实例化。这一概念在计算的许多领域都是基础性的，从面向对象编程到人工智能和云基础设施。
该术语源自更广泛的哲学和逻辑学概念，即实例作为一般类别或模式的具体例子。在计算中，它提供了一种区分定义（如类、模板或模型）与该定义的具体的、可用的实现之间的方式。每个实例通常具有自己的身份、状态和生命周期，即使它与同一类型的其他实例共享结构特征。
编程语言中的实例
在面向对象编程中，实例是从类类型创建的对象。类定义了其所有实例共享的结构（属性）和行为（方法），但每个实例都维护自己的身份和状态。例如，一个Car类可以定义颜色和速度等属性，而从该类创建的每个单独汽车对象都是一个不同的实例，具有自己的属性值。
这一概念也出现在过程性上下文中。在引入了许多面向对象思想的Simula语言中，每次过程调用都可以被视为该过程的一个实例：一个具有自己参数和局部变量的激活。这种视角将过程定义视为模板，将每次调用视为具体的出现，这对于理解递归和调用栈很有用。
在面向POSIX的操作系统中，运行中的进程是程序的一个实例。程序是包含指令的静态文件，而进程是这些指令的动态执行。进程通过fork()和exec()等系统调用被实例化，每个执行中的进程都是其被实例化所依据的程序的一个实例。同一程序的多个实例可以并发运行，每个实例都有自己的内存空间和执行状态。
人工智能和机器学习中的实例
在现代人工智能和机器学习中，实例概念以多种形式出现。在基于聊天的AI系统中，这些系统通常依赖于大型语言模型，一个助手可以在许多独立的对话会话（通常称为线程）中被调用。每个线程都有自己的消息历史，而助手在该会话上的特定执行可以表示为一次运行，即在线程上的执行。这允许同一个底层模型同时服务许多用户，每个对话都是助手行为的一个不同实例。
在深度学习中，训练示例或数据点有时被称为数据集的实例。每个实例是模型学习的数据分布的具体实现。模型定义与其训练实例之间的区别也很重要：一个神经网络架构定义了一类可能的模型，而训练产生一个具有特定学习权重的具体实例。
云计算和虚拟化中的实例
在云计算和虚拟化中，实例通常指具有分配的计算、内存、网络和存储资源组合的已配置的虚拟机或虚拟服务器。主要云提供商如Amazon Web Services、Microsoft Azure和Google Cloud提供各种针对不同工作负载优化的实例类型，从通用计算到用于AI模型训练的GPU加速。
例如，AWS Trainium实例专门用于训练机器学习模型，而Oracle Cloud和Alibaba Cloud提供自己的实例系列。云实例的生命周期通常涉及从机器镜像或模板创建、配置、使用和最终终止。这种抽象允许用户动态扩展资源，而无需管理物理硬件。
计算机图形学中的实例
在计算机图形学中，实例化是一种技术，其中多边形模型使用不同的变换和参数被多次绘制，通过重用共享的几何数据来提高性能。系统不是为每个对象发送完整的几何数据，而是发送一次几何数据，然后指定多个具有不同位置、旋转、缩放或其他属性的实例。这广泛用于视频游戏和模拟中，以高效渲染大量相似对象，如树木、粒子或人群角色。
相关概念和区别
实例概念与逻辑学和语言学中的类型-记号区别密切相关。类型是一般类别，而记号是具体出现。在编程中，类或模板是类型，而从中创建的每个对象或进程是记号或实例。这一区别在数据增强中也很相关，其中通过应用变换从现有实例生成新的训练实例。
在生成式AI中，模型产生的每个输出都可以被视为模型行为的一个实例，以特定输入或提示为条件。实例化的概念也用于transformer架构中，其中每个输入序列被处理为模型输入空间的一个具体实例。理解实例对于调试、资源管理以及推理复杂软件系统的行为至关重要。