|
|
|
|
인공지능시대(51): 인공지능의 비지도 학습
|
|
2021년 12월 31일(금) 16:54 [주간문경] 
|
|
|
| 
| | | ↑↑ 지홍기
영남대학교 명예교수
문경대학교 특임교수
문경시지역발전협의회 의장 | ⓒ (주)문경사랑 | |
비지도 학습이란?
비지도 학습(Unsupervised Learning)은 기계학습의 일종으로, 데이터가 어떻게 구성되었는지를 알아내는 문제의 범주에 속한다. 이 비지도 학습은 훈련용 데이터로 출력 없이 입력만 제공되는 상황을 문제(입력)의 답(출력)을 가르쳐 주지 않는 것에 비유해 비지도형 기계학습을 의미한다.
비지도 학습은 사람의 해석을 통해 유용한 지식을 추출하는 데 활용되거나, 지도학습에서의 원래 입력보다 데이터 특징을 더 잘 표현하는 새로운 입력을 만드는 특징의 추출기로 활용된다. 비지도 학습은 통계의 밀도 추정과 같은 데이터의 주요 특징을 요약하고 설명할 수 있으며, 비지도학습의 예로는 데이터를 집단화하는 클러스터링(Clustering), 독립 성분 분석 등이 있다.
비지도 학습의 특징
비지도 학습은 기계학습 중 컴퓨터가 입력값만 있는 훈련 데이터를 이용하여 입력들의 규칙성을 찾는 학습 방법으로 입력의 규칙성에 따라 군집 분석(Cluster Analysis), 의존 구조(Dependency Structure) 학습, 벡터 양자화(Vector Quantization), 데이터 차원 축소 등으로 구분한다. 군집 분석과 의존 구조 학습은 주로 데이터에 내재하는 유용한 정보나 지식을 추출하는 데 활용된다.
예를 들어, 유전자 데이터에서 학습된 유전자 사이의 의존 구조는 생의학 연구자들에게 새로운 지식을 제공할 수 있다. 벡터 양자화와 데이터 차원 축소는 데이터의 잡음과 불필요한 입력을 제거하며, 지식 추출, 데이터 압축 및 특징 추출 등에 적용된다. 특징 추출은 원래 입력보다 데이터를 더 잘 표현하는 새로운 입력을 만드는 것을 의미하며, 추출된 특징은 지도 학습의 성능을 향상시키는 데 이용된다.
| 
| | ⓒ (주)문경사랑 | |
군집 분석
군집 분석은 대표적인 비지도 학습의 방법으로 데이터의 분할 및 요약에 널리 이용되며, 데이터의 유용한 지식을 추출하는데 활용될 수 있다. 군집 분석은 서로 유사한 정도에 따라 다수의 객체를 군집으로 나누는 작업 또는 동일한 군집에 속하는 객체 간의 유사도가 그렇지 않은 객체 간의 유사도보다 평균적으로 높도록 군집을 구성하는 방식이다.
이때 집단 또는 범주에 대한 사전 정보가 없는 데이터의 경우, 주어진 관측 값을 사용하여 전체를 몇 개의 유사한 집단으로 그룹화하여 각 집단의 성격을 파악한다. 최적의 군집 개수를 정하거나 군집 분석 결과의 정확도를 평가하는 객관적인 기준은 없으며, 배경 지식에 근거한 사람의 주관적인 평가가 필요하다. 대표적인 군집 분석 방법으로 계층적 군집화와 k-평균 군집화를 들 수 있다.
계층적 군집화
계층적 군집화는 병합적이고 분할적인 방법이며, 군집화의 병합은 n개의 군집들을 가지고 시작해서 최종적으로 하나의 군집이 남을 때까지 순차적으로 유사한 군집들을 병합하는 상향식 방법이다. 그리고 군집화의 분할은 모든 레코드들을 포함하고 있는 하나의 군집에서 출발하여 n개의 군집으로 분할하는 하향식 방법이다.
k-평균 군집화
사용자가 군집의 개수 ‘k’를 미리 결정하는 방법으로, 초기화 상태에 따라 다양한 결과를 얻게 된다. 주어진 데이터를 k개의 클러스터로 묶는 알고리즘으로, 각 클러스터와 거리 차이의 분산을 최소화하는 방식으로 동작한다. k-평균 군집화는 레이블이 달려 있지 않은 입력 데이터에 레이블을 달아주는 역할을 수행한다.
따라서 인공지능(AI)은 데이터를 적게 쓰고도 비슷한 학습 효과를 찾아야 한다. 그러므로 비지도학습은 사람의 개입 없이 AI가 데이터를 스스로 학습하는 개념이다. 초기에 비지도학습은 정제되지 않은 데이터 군집의 성격을 파악하는 데서 출발했다. 그러나 미래에 살아남을 AI는 데이터의 한계를 극복하는 비지도 학습이 대세를 이룰 것이다.
|
|
|
|
홈페이지관리자 기자  .
“주간문경을 읽으면 문경이 보인다.”
- Copyrights ⓒ주간문경.
무단 전재 및 재배포 금지 -
|
|
|
|
 주간문경
기사목록 | 기사제공 : 주간문경
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
실시간
많이본
뉴스
|
|
|
|
|
|
종합
커뮤니티
