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제1장 엣지 AI에 대한 간략한 소개
__핵심 용어 정의 ____임베디드 ____엣지(와 사물 인터넷) ____인공지능 ____머신러닝 ____엣지 AI ____임베디드 머신러닝과 TinyML ____디지털 신호 처리 __엣지 AI가 필요한 이유는 무엇인가? ____엣지 AI의 이점을 이해하려면 BLERP만 있으면 된다 ____좋은 일을 위한 엣지 AI ____엣지 AI와 일반 AI의 주요 차이점 __요약 제2장 현실 세계에서의 엣지 AI __엣지 AI의 일반적인 사용 사례 ____그린필드와 브라운필드 프로젝트 ____실제 제품 __애플리케이션 유형 ____사물 추적 ____시스템 이해와 제어 ____사람과 생물에 대한 이해 ____신호 변환 __책임감 있게 애플리케이션 만들기 ____책임감 있는 설계와 AI 윤리 ____블랙박스와 편향성 ____도움이 아니라 해를 끼치는 기술 __요약 제3장 엣지 AI의 하드웨어 __센서, 신호, 데이터 소스 ____센서와 신호의 종류 ____음향과 진동 ____시각과 장면 ____동작과 위치 ____힘과 촉각 ____광학, 전자기, 방사선 ____환경, 생물학, 화학 ____기타 신호 __엣지 AI용 프로세서 ____엣지 AI 하드웨어 아키텍처 ____마이크로컨트롤러와 디지털 신호 프로세서 ____시스템 온 칩 ____딥러닝 가속기 ____FPGA와 ASIC ____엣지 서버 ____다중 장치 아키텍처 ____장치와 워크로드 __요약 제4장 엣지 AI용 알고리듬 __피처 엔지니어링 ____데이터 스트림 작업 ____디지털 신호 처리 알고리듬 ____피처와 센서 결합하기 __인공지능 알고리듬 ____기능별 알고리듬 유형 ____구현별 알고리듬 유형 ____엣지 장치를 위한 최적화 ____온디바이스 학습 __요약 제5장 도구와 전문지식 __엣지 AI를 위한 팀 구축 ____도메인 전문지식 ____다양성 ____이해관계자 ____역할과 책임 ____엣지 AI 채용 ____엣지 AI 기술 배우기 __비장의 무기 ____소프트웨어 공학 ____데이터 작업 ____알고리듬 개발 ____장치에서 알고리듬 실행하기 ____임베디드 소프트웨어 공학과 전자공학 ____엣지 AI를 위한 엔드투엔드 플랫폼 __요약 제6장 문제를 이해하고 표현하기 __엣지 AI 워크플로 ____엣지 AI 워크플로의 책임감 있는 AI __엣지 AI가 필요할까? 문제 설명하기 ____엣지에 배치해야 하는가? ____머신러닝이 필요할까? ____실전 연습 __실현 가능성 결정하기 ____도덕적 타당성 ____사업 타당성 ____데이터 세트 타당성 ____기술 타당성 __최종 결정 내리기 ____엣지 AI 프로젝트 계획하기 __요약 제7장 어떻게 데이터 세트를 만들 것인가 __데이터 세트는 어떻게 생겼나? __이상적인 데이터 세트 __데이터 세트와 도메인 전문지식 __데이터, 윤리, 책임감 있는 AI ____모르는 것을 최소화하기 ____도메인 전문성 확보하기 __데이터 중심 머신러닝 __데이터 요구사항 추정하기 ____데이터 요구사항 추정을 위한 실용적인 워크플로 __데이터 활용하기 ____엣지에서 데이터를 캡처할 때의 고유한 과제 __데이터를 저장하고 가져오기 ____데이터 저장소로 데이터 가져오기 ____메타데이터 수집하기 __데이터 품질 보장하기 ____대표 데이터 세트 확보하기 ____샘플링을 통한 데이터 검토 ____레이블 노이즈 ____일반적인 데이터 오류 ____드리프트와 시프트 ____고르지 않은 오류 분포 __데이터 준비 ____레이블링 ____포맷 지정 ____데이터 클리닝 ____피처 엔지니어링 ____데이터 분할 ____데이터 증강 ____데이터 파이프라인 __시간에 따른 데이터 세트 구축 __요약 제8장 엣지 AI 애플리케이션 설계하기 __제품과 경험 설계 ____설계 원칙 ____솔루션 범위 설정 ____설계 목표 설정 __아키텍처 설계 ____하드웨어, 소프트웨어, 서비스 ____기본 애플리케이션 아키텍처 ____복잡한 애플리케이션 아키텍처와 설계 패턴 ____설계 패턴으로 작업하기 __설계 선택에 대한 설명 ____설계 결과물 __요약 제9장 엣지 AI 애플리케이션 개발 __엣지 AI 개발을 위한 반복적 워크플로 __탐색 ____목표 설정 ____부트스트랩 ____테스트와 반복 ____배치 ____지원 __요약 제10장 엣지 AI 애플리케이션 평가, 배치, 지원하기 __엣지 AI 시스템 평가하기 ____시스템 평가 방법 ____유용한 지표 ____평가 기법 ____평가와 책임감 있는 AI __엣지 AI 애플리케이션 배치하기 ____배치 전 작업 ____배치 중 작업 ____배치 후 작업 __엣지 AI 애플리케이션 지원 ____배치 후 모니터링 ____라이브 애플리케이션 개선하기 ____윤리와 장기 지원 __다음 단계 제11장 사용 사례: 야생동물 모니터링 __문제 탐색 __솔루션 탐색 __목표 설정 __솔루션 설계 ____어떤 솔루션이 이미 존재하는가? ____솔루션 설계 접근 방식 ____설계 고려사항 ____환경 영향 ____부트스트래핑 ____머신러닝 클래스 정의 __데이터 세트 수집 ____엣지 임펄스 ____하드웨어와 센서 선택 ____데이터 수집 ____iNaturalist ____데이터 세트의 한계 ____데이터 세트 라이선스와 법적 의무 ____데이터 세트 클리닝 ____엣지 임펄스에 데이터 업로드 __DSP와 머신러닝 워크플로 ____디지털 신호 처리 블록 ____머신러닝 블록 __모델 테스트 ____라이브 분류 ____모델 테스트 ____로컬에서 모델 테스트하기 __배치 ____라이브러리 생성 ____휴대폰과 컴퓨터 ____사전 빌드된 바이너리 플래싱하기 ____임펄스 러너 ____깃허브 소스 코드 __반복과 피드백 루프 __공익을 위한 AI __관련 연구 ____데이터 세트 ____연구 제12장 사용 사례: 식품 품질 보증 __문제 탐색 __솔루션 탐색 __목표 설정 __솔루션 설계 ____어떤 솔루션이 이미 존재할까? ____솔루션 설계 접근 방식 ____설계 고려사항 ____환경과 사회적 영향 ____부트스트랩 ____머신러닝 클래스 정의 __데이터 세트 수집 ____엣지 임펄스 ____하드웨어와 센서 선택 ____데이터 수집 ____데이터 수집 펌웨어 ____엣지 임펄스에 데이터 업로드 ____데이터 세트 클리닝 ____데이터 세트 라이선스와 법적 의무 __DSP와 머신러닝 워크플로 ____디지털 신호 처리 블록 ____머신러닝 블록 __모델 테스트 ____실시간 분류 ____모델 테스트 __배치 ____사전 빌드된 바이너리 플래싱 ____깃허브 소스 코드 __반복과 피드백 루프 __관련 연구 ____연구 ____뉴스와 기타 기사 제13장 사용 사례: 소비자 제품 __문제 탐색 __목표 설정 __솔루션 설계 ____어떤 솔루션이 이미 존재하는가? ____솔루션 설계 접근법 ____설계 고려사항 ____환경과 사회적 영향 ____부트스트랩 ____머신러닝 클래스 정의 __데이터 세트 수집 ____엣지 임펄스 ____하드웨어와 센서 선택 ____데이터 수집 ____데이터 수집 펌웨어 ____데이터 세트 클리닝 ____데이터 세트 라이선스와 법적 의무 __DSP와 머신러닝 워크플로 ____디지털 신호 처리 블록 ____머신러닝 블록 __모델 테스트 ____실시간 분류 ____모델 테스트 __배포 ____사전 빌드된 바이너리 플래싱 ____깃허브 소스 코드 __반복과 피드백 루프 __관련 연구 ____연구 ____뉴스와 기타 기사 찾아보기 |
Daniel Situnayake
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◈ 이 책에서 다루는 내용 ◈
◆ 엣지 디바이스용 AI와 ML에 대한 전문성 개발하기 ◆ 엣지 AI로 가장 잘 해결할 수 있는 프로젝트 이해하기 ◆ 엣지 AI 앱을 위한 주요 디자인 패턴 살펴보기 ◆ AI 시스템 개발을 위한 반복적인 워크플로 알아보기 ◆ 실제 문제를 해결할 수 있는 기술을 갖춘 팀 구성하기 ◆ 책임감 있는 AI 프로세스를 따라 효과적인 제품 만들기 ◈ 이 책의 대상 독자 ◈ ◆ 마이크로컨트롤러나 DSP(Digital Signal Processor) 같은 리소스가 제한된 장치나 임베디드 리눅스 컴퓨터 같은 범용 장치에 대한 임베디드 개발 고급 개념을 알고 있는 개발자 ◆ 엣지 AI 기술을 통해 성공적인 엣지 AI 제품을 만들고자 하는 과학자, 제품 관리자, 의사결정권자 ◆ 엔지니어링 분야의 실용적인 로드맵을 높은 수준에서 다루길 바라는 엔지니어 ◈ 이 책의 구성 ◈ 이 책의 처음 몇 개 장에서는 핵심 개념을 소개하고 논의하여 형세를 이해하는 데 도움을 준다. 다음 몇 개 장은 애플리케이션을 설계하고 구현하는 데 도움이 되는 실제 프로세스를 안내한다. 11장에서 시작하는 이 책의 두 번째 부분에서는 과학, 산업, 소비자 프로젝트에서 실제 문제를 해결하기 위한 지식을 차근차근 설명, 적용하는 방법을 보여준다. 이 책을 다 읽고 나면 엣지 AI라는 렌즈를 통해 세상을 보는 데 자신감을 갖게 될 것이며, 효과적인 솔루션을 구축하는 데 사용할 수 있는 견고한 도구들을 얻게 될 것이다. ◈ 지은이의 말 ◈ 지난 몇 년 동안 엔지니어와 연구원으로 구성된 커뮤니티는 성장을 거듭했고, 컴퓨터가 물리적 세계와 상호 작용하는 방식에 대한 규칙을 조용히 다시 작성했다. 그 결과로 만들어진, ‘엣지 인공지능(edge artificial intelligence)’으로 알려진 기술은 컴퓨터 역사의 한 세기를 뒤집고 모든 인간의 삶에 영향을 미칠 것이라고 기대된다. 작은 소프트웨어 업데이트를 통해, 엣지 AI 기술은 (이미 식기세척기에서 온도 조절 장치에 이르기까지 모든 것의 내부에 있는) 저렴하고 에너지 효율적인 프로세서에 세상을 인식하고 이해할 수 있는 능력을 부여할 수 있다. 더 이상 데이터에 굶주린 중앙 집중식 서버에 의존하지 않고, 자체 지능으로 일상적인 개체에 자율권을 줄 수 있다. 그리고 차세대 도구를 사용하면 고등학생부터 보존 연구원에 이르는 모든 사람이 이 마법을 사용할 수 있다. 엣지 AI 기술은 여전히 신선하고 새로우며, 이러한 기존 애플리케이션은 살짝 가능성을 엿보게 해줄 뿐이다. 더 많은 사람이 엣지 AI로 작업하는 방법을 배우면서 인간 활동의 모든 영역에서 문제를 해결하는 애플리케이션을 만들 것이다. 이 책의 목표는 당신이 그들 중 하나가 될 수 있도록 힘을 실어주는 것이다. 각자의 관점을 바탕으로 성공적인 엣지 AI 제품을 만들 수 있도록 돕고자 한다. ◈ 옮긴이의 말 ◈ 1956년 인공지능이라는 용어가 처음 언급된 이후 인공지능은 몇 번의 부흥기와 침체기를 맞으며 발전해 왔다. 현대 머신러닝의 뿌리라고 할 수 있는 퍼셉트론도 1958년에 고안됐으나 1969년 XOR을 해결할 수 없음이 수학적으로 증명되면서 한동안 잊혀졌다. 1980년대에는 입력된 규칙을 기반으로 판단을 내리는 전문가 시스템이 등장하여 충분한 데이터만 있으면 분야별 전문가를 대체할 수도 있겠다는 기대를 모으기도 했으나, 방대한 지식을 일일이 규칙으로 저장하는 데는 한계가 있어 다시 한번 인공지능의 겨울이 오기도 했다. 그러던 중, 1986년 다층 퍼셉트론 이론과 역전파 알고리듬을 적용하여 머신러닝의 불씨를 다시 되살리고, 2016년 지금도 잊을 수 없는 이세돌과 알파고의 대국을 기점으로 인공지능에 대한 기대가 다시 급성장했다. 2022년 챗GPT의 등장은 인공지능을 거스를 수 없는 대세로 만들었고, 인간의 최후의 보루로 여겨졌던 창의적인 작업조차 인공지능으로 대체될 수 있다는 위기감이 휘몰아쳤다. 진정 인공지능이 인간의 일자리를 모두 빼앗아 버릴지, 아니면 고도로 발전된 펜과 종이로서 여전히 인간을 돕게 될지는 앞으로 인간이 어떻게 대응할지에 달려 있겠지만, 현재로서는 대세에 역행하려고 부질없이 애쓰기보다는 기술을 어떻게 활용할지를 생각할 단계인 것 같다. 이 책은 날로 강력해지는 엣지 장치, 즉 인터넷 말단에 장착된 임베디드 시스템의 CPU 파워를 활용하여, 멀리 있는 클라우드 서버에 덜 의존하고 현장에서 즉각적인 판단을 내릴 수 있는 엣지 AI 시스템을 설계하는 방법을 다룬다. 또한 클라우드 AI와 엣지 AI 각각의 장단점을 실제 사례를 기반으로 네트워크, 경제성, 신뢰성, 윤리적 측면에서 살펴보고, 둘 사이에서 균형점을 찾을 수 있도록 도와준다. 특히 학습 데이터 준비와 프라이버시 측면은 엣지 AI에만 국한되지 않고 일반적인 AI 시스템을 만드는 사람이라면 누구든지 고려해야 할 사항을 실제 사례와 함께 자세하게 소개하고 있다. 마지막으로 엣지 임펄스에서 개발한 도구를 기반으로 엣지 AI 장치를 설계, 구현하는 실습 예제를 보여주고, 엣지 AI에 입문하는 사람이 직접 과정을 따라가면서 쉽게 배울 수 있는 기회를 제공했다. |
2022년에 깃허브의 CEO인 토마스 돔케(Thomas Dohmke)는 “클라우드로의 전환이 매우 빠른 속도로 일어날 것이라고 생각한다. 불과 몇 년 안에 로컬 컴퓨터에 더 이상 코드가 없을 것이라고 예상한다.”라고 말했다. 엣지 ML(Machine Learning)이라는 신흥 분야에 있는 나를 포함한 여러 사람은 토마스가 완전히 틀렸다고 생각하는데, 이 책은 그 이유를 잘 설명하고 있다.
고품질 음성 인식, 산불 예방, 스마트 홈 제어 같은 여러 실용적인 애플리케이션이 출현하기 시작했다. 이러한 애플리케이션은 이제 로컬 장치가 고급 머신러닝 알고리듬을 실행할 수 있기 때문에 가능해졌다. 제니와 댄은 엣지 애플리케이션에 지능을 추가하는 것이 중요한 문제를 해결하는 데 있어 필요한 이유를 설명할 뿐만 아니라, 이런 종류의 애플리케이션을 설계, 구현, 테스트하는 데 필요한 단계를 독자에게 자세하게 소개하는 멋진 책을 만들었다. 엣지에서의 머신러닝 프로젝트를 처음 보기 시작하면 꽤 위협적으로 느껴질 수 있다. 이 분야는 많은 전문 용어를 포함하고 빠르게 변화하고 있으며, 전통적으로 잘 통합되지 않은 임베디드 시스템과 인공지능 같은 영역의 지식이 필요하기 때문이다. 하지만 저자는 애플리케이션을 효과적으로 시작하기 위해 알아야 할 모든 것에 대해 부드럽지만 철저하게 소개했다. 또한 실제 세계의 예를 강조하고 복잡한 주제를 설명하기 위해 수학이나 코드 대신 평이한 영어를 사용하여 광범위한 독자가 접근할 수 있도록 노력했다. 따라서 이 책은 엔지니어뿐만 아니라 제품 관리자, 경영진, 디자이너에게 쉽게 추천할 수 있다. 저자는 경험을 통해 힘들게 얻은 많은 지식을 가져와 이런 종류의 애플리케이션에서 작업하는 모든 팀이 유리한 출발을 할 수 있는 교훈으로 요약하려고 애썼다. 또한 엣지 ML 애플리케이션을 만드는 방법에 대한 실질적인 문제를 넘어서 탐구하고, 작업에 해를 끼치지 않는 방법을 이해하는 데 도움을 주고자 노력했다. AI에 대한 윤리적 우려는 엄청나 보일 수 있지만 저자는 이를 프로젝트 계획과 테스트 프로세스의 일부로서 간단하게 적용할 수 있는 질문으로 세분화하려고 애썼다. 이는 프로젝트의 모든 이해관계자가 협력하는 데 도움이 될 것이며, 컴퓨터가 우리 삶에 대해 더 많은 의사결정 권한을 부여하는 것과 관련된 많은 잠재적 위험을 피할 수 있기를 바란다. 나는 처음에는 신생 기업에서, 그다음에는 구글에서 기술 책임자로, 그리고 지금은 다른 신생 기업의 창립자로 10년 넘게 엣지 ML 애플리케이션 작업을 해왔다. 코더, 디자이너, 관리자 또는 단순히 우리 세계에서 떠오르고 있는 이 새로운 기술에 관심이 있는 사람으로서 이 분야에 조금이라도 관심이 있다면 이 책을 충분히 추천하고 싶다. 이 책을 읽으면 흥미로운 아이디어를 많이 얻을 수 있고, 차세대 스마트 장치를 만드는 데 도움이 될 것이라고 장담한다. - 피트 워든(Pete Warden) (Useful Sensors Inc.의 CEO이자 마이크로컨트롤러용 텐서플로 라이트 제작자) |
새롭고 빠르게 성장하는 엣지 AI 분야를 실용적이고 따라하기 쉬운 방법으로 소개하는 책이다. 또한 전문 용어를 설명하고, 엣지 AI 애플리케이션을 만들 때 직면할 수 있는 실제 문제를 강조한다. 개념에서 배포까지의 필수 가이드를 제공하기 때문에 현장에서 시작하기 전에 반드시 읽어야 할 책이다. - 위브케 후티리(Wiebke Hutiri) (델프트공과대학교)
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나는 복잡한 기술을 이해하기 쉽도록 도와주는 글쓰기 스타일을 정말 좋아한다. 이 책이 그런 참고서로 사용되는 것을 상상할 수 있으며, 몇 번이고 다시 볼 책이라고 생각한다. 확실히 그렇게 될 것이다! - 프랜 베이커(Fran Baker) (지속 가능성과 사회적 영향 담당 이사, Arm)
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엣지 AI라는 신흥 분야에 대한 접근성이 뛰어난 책이다! 핵심 개념에서 최신 하드웨어와 소프트웨어 도구에 이르기까지 매우 광범위한 주제를 다루고 실행 가능한 조언으로 가득 차 있으며, 처음부터 끝까지 이해하게 도와주는 몇 가지 예제가 포함되어 있다. 이 흥미진진한 새로운 분야에 참여하는 사람은 누구나 이 책이 제공하는 깊은 통찰과 명료한 사고에 도움을 받을 것이다. - 오렐리앙 게론(Aurelien Geron) (전 유튜브 자동 동영상 분류 팀 책임자이자 베스트셀러 작가)
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이 책은 더 스마트한 장치를 만들기 위한 안내서다. 최신 AI 기술과 임베디드 시스템을 결합하는 방법을 훌륭하게 소개하고 있다. - 엘리시아 화이트(Elecia White) (『Making Embedded Systems』(O'Reilly)의 저자이자 ‘Embedded’ 팟캐스트 진행자)
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