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첫째마당 | 머신러닝의 첫걸음
01장 머신러닝을 알아야 AI가 보인다 __01-1 머신러닝의 원리 이해하기 ____머신러닝이란? ____모델과 학습 과정 살펴보기 __01-2 머신러닝의 절차와 유형 ____머신러닝의 절차 ____머신러닝의 학습 유형 02장 코랩 사용법과 파이썬 기초 익히기 __02-1 코랩 시작하기 ____코랩 사용하기 ____셀과 노트북 이해하기 __02-2 파이썬 자료형 이해하기 ____숫자형 ____문자형 ____리스트 ____튜플 ____딕셔너리 __02-3 파이썬 라이브러리 사용하기 ____라이브러리 이해하기 ____판다스 ____맷플롯립 ____라이브러리 불러오기 ____데이터 불러오기 __02-4 데이터프레임 활용하기9 ____속성 ____메서드 ____인덱싱 __02-5 반복문과 조건문 활용하기 ____반복문 ____조건문 __되새김 문제 둘째마당 | 기초 머신러닝 모델 03장 선형 회귀 모델 __03-1 선형 회귀 모델 __03-2 회귀 모델 구현을 위한 준비 ____라이브러리 설치와 데이터 생성 ____탐색적 데이터 분석 __03-3 선형 회귀 모델의 예측 방법 ____타깃과 입력 지정하기 ____예측 함수 설정하기 __03-4 선형 회귀 모델 설정과 학습 ____임의의 파라미터로 예측하기 ____모델 클래스를 사용해 학습하기 __03-5 모델 예측과 성능 평가 ____예측 결과 확인하기 ____손실 계산하기 ____예측 성능 시각화하기 __03-6 회귀 모델 개선하기 ____입력 변수 확장으로 모델 개선 ____선형 회귀 모델의 한계 __되새김 문제 04장 로지스틱 회귀 모델 __04-1 로지스틱 회귀 모델이란? ____회귀 문제와 분류 문제 ____확률 기반 예측 방법 __04-2 로지스틱 회귀 모델 구현을 위한 준비 ____인코딩의 종류 ____인코딩 적용 방법 __04-3 로지스틱 회귀 모델의 예측 방법 ____확률 예측 방법 ____크로스 엔트로피 손실 함수 __04-4 로지스틱 회귀 모델 설정과 학습 ____데이터 생성과 탐색적 데이터 분석 ____로지스틱 회귀 모델 설정과 학습 __04-5 모델 예측과 성능 평가 ____예측 성능 시각화하기 ____입력 변수의 효과 시각화하기 ____새로운 입력 예측하기 __되새김 문제 128 셋째마당 | 인공 신경망 모델의 구조와 원리 05장 행렬 연산과 텐서의 이해 __05-1 배열 데이터의 구조 __05-2 벡터와 행렬 연산 ____벡터와 행렬 만들기 ____행렬 곱 계산하기 ____벡터의 선형 변환 ____행렬을 사용한 선형 회귀 모델 __05-3 텐서와 자동 미분 ____그래디언트 ____경사하강법 ____텐서를 사용한 경사하강법 실습 __되새김 문제 06장 인공 신경망 모델 기초 __06-1 인공 신경망이란? ____인공 신경망 이해하기 ____인공 신경망의 구조 __06-2 인공 신경망 모델 구현을 위한 준비 ____라이브러리와 데이터 불러오기 ____데이터 생성과 변수 설정 ____탐색적 데이터 분석 __06-3 인공 신경망 모델 설정 ____인공 신경망 모델의 구조 결정하기 ____인공 신경망 모델 설정하기 ____활성화 함수 적용하기 __06-4 인공 신경망 모델 학습 ____학습 과정 이해하기 ____랜덤 시드 고정하기 ____컴파일과 학습 시작하기 __06-5 성능 평가와 구조 개선 ____예측 성능 평가하기 ____모델 구조 개선하기 __되새김 문제 07장 과대적합 문제 해결 방법 __07-1 과대적합과 데이터 분할 ____과대적합이 왜 문제일까? ____훈련 데이터와 검증 데이터 분할하기 __07-2 모델 설정을 위한 준비 ____라이브러리와 데이터 불러오기 ____탐색적 데이터 분석 ____변수 지정과 인코딩 __07-3 모델 설정과 학습 ____모델 설정과 데이터 분할 ____조기 종료 콜백을 사용한 모델 학습 ____손실 변화 시각화 ____예측 성능 평가 __되새김 문제 08장 인공 신경망 분류 모델 __08-1 모델 설정을 위한 준비 ____라이브러리와 데이터 불러오기 ____탐색적 데이터 분석 __08-2 모델 설정과 학습 ____변수 지정과 데이터 분할 ____모델 설정 ____모델 학습 __08-3 모델 예측과 성능 평가 ____클래스별 확률 예측 ____혼동행렬로 예측 결과 시각화 ____새로운 데이터 예측 __되새김 문제 넷째마당 | 이미지 인식을 위한 인공 신경망 모델 09장 이미지 데이터와 인공 신경망 분류 모델 __09-1 이미지 데이터의 구조와 표현 ____RGB 이미지의 구조 ____이미지를 배열로 변환 __09-2 인공 신경망 모델 구현을 위한 준비 ____라이브러리 불러오기 ____MNIST 데이터 불러오기 ____탐색적 데이터 분석 ____데이터 전처리 __09-3 인공 신경망 기반 이미지 분류 모델 구현 ____모델 설정 ____모델 학습 ____손실 변화 시각화 ____예측 성능 평가 ____예측 결과 시각화 __되새김 문제 10장 합성곱 신경망의 원리와 구조 __10-1 합성곱 신경망의 원리 ____완전연결 신경망의 한계 ____합성곱 ____풀링 __10-2 합성곱 필터와 특징 추출 ____필터 ____합성곱과 풀링의 반복 __되새김 문제 11장 합성곱 신경망 모델 구현 __11-1 CNN 모델 구현을 위한 준비 ____데이터 불러오기 ____데이터 증강하기 ____데이터 전처리 __11-2 CNN 모델 구현과 성능 확인 ____모델 설정 ____모델 학습 ____예측 성능 평가 ____특성 맵 확인 __되새김 문제 다섯째마당 | 시퀀스 데이터와 자연어 처리 12장 시퀀스 데이터와 순환 신경망 __12-1 시퀀스 데이터의 구조 ____시퀀스 데이터란? ____데이터 전처리 ____입력 시퀀스와 타깃 데이터 생성 __12-2 순환 신경망의 원리 ____RNN(1)의 기억 업데이트 원리 ____RNN(K)의 구조와 특징 ____은닉 상태 벡터로 타깃 예측 __12-3 시계열 예측을 위한 데이터 준비 ____데이터 불러오기 ____데이터 전처리 ____입력 시퀀스와 타깃 데이터 생성 ____데이터 분할 __12-4 순환 신경망 모델 설정 ____모델 설정과 학습 ____예측 성능 시각화 __12-5 학습된 모델로 미래 예측 ____미래 예측 방법 ____미래 예측 함수 구현 __12-6 시퀀스 모델의 발전 ____LSTM과 GRU ____어떤 모델을 선택해야 할까? __되새김 문제 13장 문장 생성 모델 __13-1 문장 생성 모델의 구조 ____토큰화 ____입력 시퀀스와 타깃 시퀀스 생성 ____임베딩 ____문맥에 따른 의미 변화 __13-2 문장 생성 모델 구현 ____말뭉치 데이터 불러오기 ____토큰화 적용 ____입력 시퀀스와 타깃 시퀀스 생성 ____모델 설정과 학습 __13-3 새로운 문장 생성 ____문장 생성 과정 ____문장 생성 함수 ____새로운 문장 생성하기 __되새김 문제 14장 감성 분석 모델 __14-1 감성 분석 모델의 구조와 구현 준비 ____감성 분석 모델의 구조 ____데이터 불러오기 ____데이터 전처리 __14-2 감성 분석 모델 구현 ____모델 설정과 학습 ____예측 성능 평가 __되새김 문제 여섯째마당 | 트랜스포머 모델 15장 트랜스포머의 원리와 구조 __15-1 트랜스포머란? ____트랜스포머의 핵심 아이디어 ____셀프 어텐션의 원리 __15-2 트랜스포머의 구조 ____임베딩과 포지셔널 인코딩 ____셀프 어텐션 ____Q-K-V 구조 ____멀티헤드 어텐션 ____피드포워드 네트워크 __15-3 트랜스포머 모델 구현 ____클래스 사용하기 ____모델 설정 16장 트랜스포머를 활용한 문장 생성 모델 __16-1 문장 생성 모델 구현을 위한 준비 ____클래스와 데이터 불러오기 ____토큰화 적용과 입력 및 타깃 생성 __16-2 문장 생성 모델 구현 ____인과 마스킹의 필요성 ____모델 설정과 학습 ____문장 생성 __되새김 문제 17장 트랜스포머를 활용한 이미지 분석 모델 __17-1 비전 트랜스포머 모델이란? ____비전 트랜스포머 모델의 등장 ____비전 트랜스포머 모델의 구조 __17-2 비전 트랜스포머 모델 구현을 위한 준비 ____클래스와 데이터 불러오기 ____데이터 전처리와 분할 __17-3 비전 트랜스포머 모델 구현 ____모델 설정 ____모델 학습 ____CNN과 ViT의 차이 __되새김 문제 18장 트랜스포머를 활용한 시계열 모델 __18-1 시계열 트랜스포머 모델의 구조 __18-2 시계열 트랜스포머 모델 구현을 위한 준비 ____데이터 불러오기 ____변수 설정과 데이터 분할 __18-3 시계열 트랜스포머 모델 구현 ____모델 설정과 학습 ____예측 성능 시각화 ____미래값 예측 __되새김 문제 일곱째마당 | 의사결정 트리 모델과 앙상블 모델 19장 의사결정 트리 모델 __19-1 의사결정 트리 모델이란? ____의사결정 트리의 동작 원리 __19-2 결정 트리 모델 구현 1 - 분류 문제 ____데이터 불러오기 ____모델 설정과 학습 ____결정 트리 구조 이해하기 ____하이퍼파라미터와 과대적합 문제 __19-3 결정 트리 모델 구현 2 - 회귀 문제 ____모델 설정과 학습 ____트리의 깊이와 예측 성능 __되새김 문제 20장 앙상블 모델 __20-1 앙상블 모델이란? ____랜덤 포레스트 모델 ____부스팅 앙상블 모델 __20-2 앙상블 모델 구현 1 - 회귀 문제 ____데이터 준비와 전처리 ____랜덤 포레스트 회귀 모델 구현 ____LGBM 회귀 모델 구현 ____입력 변수의 중요도 평가 ____입력 변수 효과 시각화하기 __20-3 앙상블 모델 구현 2 - 분류 문제 ____데이터 준비와 전처리 ____LGBM 분류 모델 구현 ____입력 변수의 중요도 평가 ____입력 변수 효과 시각화하기 __되새김 문제 여덟째마당 | 행동으로 배우는 인공지능 - 강화학습 21장 강화학습과 Q-러닝 __21-1 강화학습이란? ____지도학습과 강화학습의 차이 ____강화학습 사례 ____강화학습의 구성 요소 __21-2 Q-러닝을 위한 그리드 월드 환경 ____Q-러닝이란? ____그리드 월드 환경 구성하기 ____환경 구현하기 __21-3 Q-러닝 첫걸음 ____Q-테이블이란? ____Q-값 학습하기 ____탐험과 활용 전략 ____즉시 보상과 미래 보상 __21-4 벨만 방정식을 적용한 Q-러닝 ____벨만 방정식이란? ____할인율의 역할 ____벨만 방정식 기반 Q값 업데이트 ____최적 경로 확인 __되새김 문제 22장 가치 기반 강화학습 - DQN __22-1 DQN이 필요한 이유 ____Q-테이블 방식의 한계 ____DQN이란? __22-2 DQN 실습을 위한 카트폴 환경 ____카트폴 환경이란? ____환경 시뮬레이터 사용하기 __22-3 DQN의 구조와 학습 원리 ____DQN의 신경망 구조 ____DQN의 학습 과정 ____DQN 모델의 한계 ____경험 리플레이가 필요한 이유 __22-4 모델 설정과 경험 데이터 수집 ____환경과 모델 설정 ____타깃 모델 업데이트를 위한 함수 정의 ____경험 데이터 수집 ____조기 종료 벌칙과 데이터 저장 __22-5 모델 학습과 결과 분석 ____경험 리플레이 학습 ____학습 결과 확인과 조기 종료 ____학습 결과 검토 __되새김 문제 23장 정책 기반 강화학습 - PPO __23-1 PPO가 필요한 이유 ____DQN의 한계 ____PPO의 특징 __23-2 PPO의 구조와 학습 원리 ____액터-크리틱 구조 ____PPO 학습 과정 __23-3 PPO 실습을 위한 달 착륙선 환경 ____달 착륙선 환경이란? ____환경 시뮬레이터 사용하기 __23-4 달 착륙선 환경에 PPO 구현하기 ____달 착륙선 환경의 정책모델과 평가모델 ____롤아웃 데이터 수집 과정 ____PPO 구현하기 ____학습 결과 확인하기 __되새김 문제 찾아보기 |
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이 책의 특징
· 어려운 수식보다 그림과 단계별 설명으로 AI 모델을 쉽게 이해 · 코랩 기반 실습으로 별도의 개발 환경 구축 부담 없이 학습 가능 · 개념 → 구현 → 결과 확인 → 복습으로 이어지는 실습 중심 4단계 학습 방식 · 장마다 제공되는 〈되새김 문제〉와 16일 / 30일 〈학습 계획표〉로 자기주도 학습 지원 이 책, 이런 분께 추천합니다! · 머신러닝과 딥러닝을 처음 공부하는 대학생과 개발자 · AI·데이터 분야 취업을 준비하는 취업 준비생 · 이론보다 실습 위주의 AI 학습서를 찾는 교강사 AI 에이전트 시대에도 왜 머신러닝과 딥러닝을 배워야 할까? 챗GPT, 제미나이, 클로드와 같은 생성형 AI는 물론, AI 에이전트까지 등장하면서 AI를 활용하는 시대를 넘어 AI를 직접 만들고 업무에 적용하는 시대가 되었습니다. 하지만 새로운 AI 서비스를 개발하거나 기존 모델을 제대로 활용하려면 AI가 어떤 원리로 학습하고 판단하는지 이해하는 역량이 필요합니다. 이 책은 AI를 사용하는 방법이 아니라 AI가 데이터를 학습하고 예측하는 과정을 이해하는 데 초점을 맞춰, 변화하는 AI 기술에도 흔들리지 않는 기초를 다질 수 있도록 안내합니다. 왜 AI는 모델 하나만 배워서는 안 될까? 머신러닝은 하나의 모델만 익힌다고 끝나는 기술이 아닙니다. 회귀 모델에서 시작해 인공 신경망, CNN, RNN, 생성형 AI의 기반이 되는 트랜스포머, 강화학습으로 이어지는 발전 과정을 이해해야 새로운 AI 모델도 빠르게 받아들일 수 있습니다. 이 책은 개별 알고리즘을 나열하는 대신 AI 모델이 어떻게 발전해 왔는지에 따라 하나의 학습 흐름으로 구성해 기초부터 최신 AI 기술까지 자연스럽게 이해하도록 돕습니다. 머신러닝+딥러닝 책은 왜 끝까지 읽기 어려울까? AI 입문자들이 어려움을 느끼는 이유는 개념 이해보다는 학습 과정에 있습니다. 낯선 용어와 복잡한 수식, 많은 실행 오류 때문에 처음부터 부담을 느끼고, 개념과 실습이 연결되지 않아 학습 흐름을 잃곤 합니다. 이 책은 코랩 환경에서 바로 실습을 시작하고, 그림으로 원리를 이해한 뒤 직접 파이썬 코드를 실행하며 결과를 바로 바로 확인하는 방식으로 학습 부담을 줄였습니다. 자연스럽게 ‘왜 이런 결과가 나오는지’를 이해하며 AI 모델을 쉽게 익힐 수 있습니다. 이지스퍼블리싱 독자 지원 · 실습 파일을 활용해 보세요! · 이지스퍼블리싱: www.easyspub.co.kr → 자료실 → 도서명 검색 · 저자 깃허브: github.com/hongjai-rhee/public · 책 선물을 받아 보세요! · Do it! 스터디룸(cafe.naver.com/doitstudyroom)에서 운영하는 ‘Do it! 공부단’에 참여해 보세요. 이 책으로 공부하면서 나만의 스터디 노트를 작성해 보고, 완독을 인증하면 이지스퍼블리싱에서 발간한 책을 선물로 받을 수 있습니다. · 이지스퍼블리싱 홈페이지(www.easyspub.co.kr)에 회원 가입을 하면 뉴스레터에서 신간과 이벤트 소식을 확인할 수 있습니다. 매달 전자책 한 권을 공개하는 이벤트도 진행합니다. |
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이 책은 머신러닝과 딥러닝을 처음 접하는 사람을 위해 개념을 차근차근 설명합니다. 추상적인 개념을 다양한 예시와 설명으로 풀어내어, 이론을 이해하는 데 그치지 않고 실전 문제에도 적용해 볼 수 있도록 돕습니다. 무엇보다 학습 과정에서 실습으로 핵심 내용을 다시 짚어 주어, 무엇이 중요한지 명확히 파악할 수 있었습니다. AI 입문자도 머신러닝과 딥러닝의 구조와 핵심 개념을 부담 없이 익힐 수 있는 책입니다. - 엄다빈 (ITCEN Cloit AI 엔지니어)
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이 책의 가장 큰 장점은 실무 활용도와 낮은 진입 장벽입니다. 보통 딥러닝 책은 복잡한 수식 때문에 포기하기 쉽지만, 이 책은 꼭 필요한 수식을 쉽게 설명하고 그림을 활용해 AI 모델을 직관적으로 이해할 수 있도록 구성했습니다. CNN 기반 이미지 분류와 야구 데이터셋을 활용한 구종 예측 등 다양하고 재미있는 예제를 담았으며, 생성형 AI의 기반인 트랜스포머를 직접 구현해 볼 수 있습니다. AI의 전체 흐름을 잡고, 심화 학습으로 나아갈 수 있도록 좋은 출발점이 될 것입니다. - 임혁 ((주)휴노 백엔드 개발자)
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코랩 환경 설정부터 머신러닝 실습, AI 모델 구현까지 친절하게 설명합니다. 또한 시각 요소를 활용해 입문자도 쉽게 따라갈 수 있도록 구성한 점이 인상적입니다. 이 책은 탄탄한 이론 뒤에 바로 실습이 이어져 머신러닝에 대한 이해를 높여 주며, 코드와 함께 실습 결과를 함께 제시해 자신의 결과와 비교하며 점검할 수 있습니다. 머신러닝을 기초부터 단계적으로 배우고 싶은 분들께 추천할 만한 책입니다. - 정길화 (국립군산대학교 산학협력교수)
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초보자들이 좌절하는 이유는 개념이 어려워서가 아니라, 작은 코드 실수나 실행 과정의 오류 때문입니다. 이 책은 이러한 문제를 최소화하는 데 초점을 맞춰, 코랩에서 쉽게 학습할 수 있도록 설계됐습니다. 실습 코드에는 주석과 설명이 잘 담겨 있어 ‘지금 이 명령이 왜 필요한가’를 이해하기 쉽습니다. 직접 검증한 결과, 이 책은 실행 - 이해 - 검증을 반복하며 학습할 수 있는 실습서라는 인상을 받았습니다. - 정명환 (인하대학교 데이터사이언스 전공)
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많은 기업에서 AI를 도입하면서 ‘나만 뒤처지는 게 아닐까’ 하는 조급함을 느끼는 사람도 적지 않습니다. 저 역시 무엇부터 시작해야 할지 몰라 복잡한 환경 설정과 오류 메시지, 낯선 용어와 복잡한 수식 앞에서 포기하곤 했습니다. 하지만 이 책은 복잡한 이론보다 AI 모델을 직접 만들어 보면서 배울 수 있도록 구성해서, AI에 이제 막 관심이 생긴 대학생은 물론, 새로운 도전을 망설였던 실무자에게도 AI 학습의 첫걸음을 내딛게 해 줄 길잡이가 되어 줄 책입니다. - 허귀영 (판교 IT 개발자)
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