AI(인공지능)이란?
인공지능(Artificial Intelligence, AI)이란 인간의 지능으로 할 수 있는 학습, 추론, 인식 등의 작업을 컴퓨터가 수행할 수 있도록 구현한 것을 말합니다. AI는 크게 규칙 기반 AI, 기계 학습 AI, 딥러닝 AI로 구분됩니다.
딥러닝(Deep Learning)이란?
딥러닝은 기계 학습의 한 분야로, 인간 두뇌의 신경망에서 착안한 인공신경망을 모방하여 컴퓨터가 스스로 학습할 수 있게 하는 기술입니다. 딥러닝은 다층 신경망 구조를 활용하여 데이터에서 고수준의 추상적인 패턴을 스스로 학습합니다.
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딥러닝의 기본 개념
인공신경망(Artificial Neural Network, ANN)
- 인공신경망은 인간 뇌의 신경세포를 모방하여 만든 수학 모델입니다.
- 입력층, 은닉층, 출력층으로 구성되어 있습니다.
- 각 층의 노드들은 가중치와 활성화 함수를 통해 연결되어 있습니다.
학습 방법
- 지도 학습: 정답 데이터(레이블)를 제공하고 모델이 학습합니다.
- 비지도 학습: 레이블이 없는 데이터에서 패턴을 찾아내도록 학습합니다.
- 강화 학습: 보상(reward)을 통해 모델이 스스로 최적의 행동을 찾아내도록 학습합니다.
역전파(Backpropagation) 알고리즘
- 출력층에서 발생한 오차를 역방향으로 전파시켜 가중치를 업데이트하는 방법입니다.
- 딥러닝 모델의 학습에 핵심적인 역할을 합니다.
활성화 함수(Activation Function)
- 신경망의 노드에서 입력 신호를 출력 신호로 변환할 때 사용하는 함수입니다.
- 시그모이드, 렐루(ReLU), 탄젠트 등이 있습니다.
손실 함수(Loss Function)
- 모델의 출력과 실제 정답 간의 차이를 나타내는 함수입니다.
- 모델이 학습하는 과정에서 손실 함수 값을 최소화하도록 가중치를 조정합니다.
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딥러닝은 무수히 많은 이렇게 학습과 역전파를 통해 가장 손실이 적게 나는 지점을 찾아나가는 과정이다.
딥러닝 모델의 종류
합성곱 신경망(Convolutional Neural Network, CNN)
- 이미지 인식 및 객체 탐지에 적합한 모델입니다.
- 필터를 이용하여 이미지의 특징을 추출하고 분류합니다.
- AlexNet, VGGNet, GoogLeNet, ResNet 등이 대표적입니다.
순환 신경망(Recurrent Neural Network, RNN)
- 순차 데이터(텍스트, 음성 등)를 처리하는 데 적합한 모델입니다.
- 은닉층 상태를 기억하며 이전 출력을 다음 입력으로 사용합니다.
- LSTM, GRU 등의 변종 모델이 있습니다.
생성적 적대 신경망(Generative Adversarial Network, GAN)
- Generator와 Discriminator 두 개의 신경망이 경쟁하며 학습합니다.
- 이미지, 음성, 텍스트 등의 데이터 생성에 활용됩니다.
오토인코더(Autoencoder)
- 입력 데이터를 압축 및 복원하는 비지도 학습 모델입니다.
- 차원 축소, 데이터 압축, 이상치 탐지 등에 사용됩니다.
딥러닝의 응용 분야
컴퓨터 비전(Computer Vision)
- 이미지 및 비디오 인식, 객체 탐지, 자율주행 등에 활용됩니다.
- CNN 모델이 주로 사용됩니다.
자연어 처리(Natural Language Processing, NLP)
- 기계 번역, 챗봇, 감성 분석 등의 분야에 적용됩니다.
- RNN, Transformer 등의 모델이 사용됩니다.
음성 인식(Speech Recognition)
- 음성을 텍스트로 변환하는 데 사용됩니다.
- RNN, CNN 등의 모델이 활용됩니다.
추천 시스템(Recommendation System)
- 온라인 쇼핑몰, 동영상 스트리밍 서비스 등에서 사용자 취향에 맞는 상품이나 컨텐츠를 추천합니다.
의료 분야
- 질병 진단, 신약 개발, 의료 영상 분석 등에 딥러닝 기술이 적용되고 있습니다.
딥러닝은 지속적으로 발전하며 다양한 분야에 활용되고 있습니다. 향후 딥러닝 기술은 더욱 고도화되어 우리 삶에 큰 영향을 미칠 것으로 기대됩니다.
다음 포스팅은 MLB를 파이썬으로 실제로 코딩을 통하여 만드는 방법을 알아보겠습니다.
관련 리소스
딥 러닝 – 위키백과, 우리 모두의 백과사전 (wikipedia.org)