재미있는 문제와 함께 차근차근 익힐 수 있는 책

파이썬을 활용한 베이지안 통계 - 동전 던지기부터 월드컵까지 다양하게 배우는 데이터분석, 2판
앨런 B. 다우니 지음, 권정민 옮김 / 한빛미디어 / 2022년 6월

그동안 어렴풋이만 알고 자세히는 모르고 있던 <확률과 통계>를 공부하는 중이다. 사건, 검정, 유의수준, 포아송, t-분포....익숙하면서도 낯선 단어들. 물론 고등학교 때 수II에 있는 확률통계 부분을 엄청 열심히 공부한 적은 있다. 미적분도 마찬가지. 그런데 그게 언제적 얘긴지...

머신러닝을 본격적으로 공부하면서 베이지안에 대해서도 정확히 알아야 할 필요성을 느껴서 이 책을 선택했다. 넘파이와 판다스에 능하면 좋지만 그렇지 않아도 상관 없고, 미적분이나 선형대수학 필요 없고 미리 알아둬야 하는 통계적 지식도 없다고 한다. 아니, 얼마나 친절하길래... 대부분은 실생활 문제를 사용해서 설명한다고 하니 기대가 되었다.

시작은 조건부 확률에서 시작해 베이즈 정리를 도출한다. "나에게 초콜릿을 준 사람이 나를 좋아할 확률은?" 영상을 통해 너무나 익숙한 내용이다. 가볍게 통과. 2장은 문제 해결에 필요한 완벽한 데이터를 가지고 있지 못한 경우에 유용한 베이즈 정리에 대한 이야기다. 중간중간 제시하는 퀴즈들이 궁금증을 일으키면서도 정답을 맞히면 뿌듯함을 주고, 못 맞히면 "왜?"하며 더 생각하게 만들어 준다. 퀴즈가 단순해서 부담이 없다. 한 장을 마무리할 때마다 나오는 연습문제도 재미있다.

3장은 분포. 시각화 도구를 이용해 쉽게 분포표를 그려보기는 했는데 empiricaldist 라이브러리를 사용해보는 것은 처음이다. 데이터에 기반한 경험적(empirical) 분포를 나타내는 데 사용하는 이 라이브러리는 책 전반에 걸쳐서 사용된다. 주피터노트북을 설치하고 실습을 하도록 안내하고 있지만 구글 colab에서도 잘 된다.

4장에서는 비율추정. 이항분포, 베이지안 추정, 삼각사전분포(처음에 무슨 말인가 했다....사전분포가 삼각형 모양을 이룬다는 말이었다), 이항가능도함수(역시 영문표기가 더 이해가 잘 된다), 마지막으로 베이지안 통계. 베이지안 통계에 대한 설명은 아주 간략하다.

5장은 수량 추정에 관한 이야기. 이제부터 집중을 해야 할 시간이다. 사전확률의 분포 변화에 따라 사후확률의 분포가 어떻게 변할지 확인해보고 사전확률 개선하는 방법들을 생각해 본다.

책은 20장 근사베이지안 계산까지 단계적으로 나아간다. 그 내용을 여기에 다 정리할 필요까지는 없을 것 같다. 우선 책이 아주 두꺼운 편은 아닌데(인덱스까지 412페이지) 20개의 장으로 나뉘어 있다. 자잘한 주제로 나누어서 한 가지에 대해서 설명하고 앞으로 나아가는 방식이다. 각 장마다 뒷부분에 내용을 정리해 놓았고 연습문제도 있다. 문제들 하나하나가 재미있다. 통계학 책에서 많이 봤을 법한 문제들도 많이 있다. 이렇게 자잘하게 나누어 설명한 부분이 내가 보기엔 이 책의 최대의 미덕인 것 같다. 2~7줄 정도의 코드를 실행해 가면서 진행을 하기 때문에 지루하지는 않지만 상대적으로 코드에 대한 설명은 많지 않다. 그냥 해당 기능을 수행하는 메소드가 무엇이 있는지 소개하는 정도로 보인다. 확률 통계 문외한 보다는 그래도 어렴풋이라도 어느 정도 감을 잠을 수 있는 사람이 보기에 적당한 책인 것 같다.

한빛미디어 <나는 리뷰어다> 활동을 위해서 책을 제공받아 작성된 서평입니다.

#한빛미디어 #한빛아카데미 #파이썬 #베이지안 #리뷰

앱 개발자들이 쉽게 머신러닝을 접할 수 있게 도와주는 책

온디바이스 AI
로런스 모로니 지음, 곽도영 외 옮김 / 한빛미디어 / 2022년 11월

한동안 안드로이드 스튜디오+자바의 조합으로 앱을 열심히 만들었던 시절이 있었다. 그땐 단순히 내가 넣어 놓은 음악을 무한재생 해서 들을 수 있다는 것, 작은 화면에 지도를 넣을 수 있다는 것만으로도 좋았었다. 인공지능을 본격적으로 공부하고 나서는 결과물을 웹이나 앱에 띄워 시연해야 할 일들도 있었는데 그때마다 어떤 도구를 써야 할지 난감했었다. 능숙하게 다룰 수 있는 도구는 없었는데 그렇다고 본격적으로 달려들어 배울 여유도 없었다. 게다가 이런저런 사소한 툴들이 너무 많았다. 마침 또 딥러닝 구현 결과를 앱을 만들어야 하는 일이 있어서 이 책을 보게 되었다.

우선 역자가 믿보(믿고 보는) 사람이라는 점, 재미있는 콘텐츠 위주로 단계별로 차근차근 설명하고 있으며, 안드로이드와 iOS를 모두 다루고 있다는 것은 이 책의 장점이다. 여느 책처럼 소스코드도 제공하고 있다. 앱 만들기에는 익숙하지만 머신러닝에 대해서 잘 모르는 사람이 머신러닝에 대해 공부하고, ML Kit나 Create ML를 활용해보는 목적으로 사용한다면 재미와 유익을 동시에 얻는 책일 것이다.

반면 코틀린이라는 낯선 언어부터 익혀야 했던 것은 (나에게는) 단점이었다. 안드로이느는 코틀린을 사용한다는 사실을 미리 알았더라면 이 책을 선택하지 않았을 것 같다.

ML Kit를 이용해 컴퓨터 비전을 공부할 때 가장 먼저 접하게 되는 데이터셋 중 하나인 Fashion MNIST 데이터로 가볍게 시작해서 얼굴 탐지, 손글씨 인식 앱을 만들어 보고, TFLite를 이용해 커스텀 모델을 만드는 것까지 연장된다. 후반에서는 파이어베이스와 클라우드까지 다룬다. 언어에 익숙하다면 쉽게 따라갈 수 있게 구성되어 있다.

주석이나 URL 안내도 잘 되어 있어서 필요한 것은 바로바로 찾아볼 수가 있었다.

전체적으로는 앱을 조금 아는 사람이 앱에 머신러닝-딥러닝을 적용시키고자 할 때 더 유용하게 읽힐 것 같다.

한빛미디어 <나는 리뷰어다> 활동을 위해서 책을 제공받아 작성된 서평입니다.

금융데이터에 대해 이해할 수 있게 해준 책

파이썬 기반 금융 인공지능 - 파이썬과 케라스를 활용한 금융 시계열 데이터 기반 알고리즘 트레이딩 전략
이브스 힐피쉬 지음, 김도형 옮김 / 한빛미디어 / 2022년 9월

마침 모 강의사이트에서 모모 금융데이터분석 강의를 한참 듣고 있던 중이었다. 금융이라기 보다는 정확히는 주식데이터 강의였는데, 주식 자체에 대한 정보 보다는 '데이터 분석 과정을 설명하되 데이터를 주식데이로 한다'는 측면이 더 커서 매 차수 중복되는 내용들도 많이 있었다. 그래서 혹시 이 책에서는 다른 지식과 인사이트를 주지 않을까 해서 이 책을 선택하게 되었다. 그런데 파이썬 코딩만으로 주식으로 돈을 벌 수 있다면 누가 돈을 못 벌겠으며, 진짜라면 그 비법을 왜 공개할까 싶기도 하다. 그래서 마음을 비우고 책을 펼쳤다.

옮긴이의 말을 조금 옮겨보면 "유독 금융 분야에서 머신러닝과 인공지능이 이렇다 할 뚜렷한 성과를 보이지 못하고 있는 것이 현실이다. 이는 금융 분야에 특화된 머신러닝이나 인공지능 방법론이 나오지 않았다는 점보다는, 효율적 시장 구조 등 금융 분야의 문제들이 가지고 있는 보다 근본적인 특성에 기반한다. 이 책은 금융 분야의 다양한 기반 이론과 현업 실무에 최신 머신러닝 및 인공지능 기술을 적용하는 것이 실제로 어느 정도의 가능성을 가지는지를 폭넓은 관점에서 고찰한다."고 되어 있다.

1부에서는 지도학습, 신경망, 초지능, 2부에서는 전통적이고 규범적인 금융이론, 데이터 기반 금융 등에 대한 기본적인 내용을 다루고, 3부에서는 딥러닝, 신경망, 강화학습을 적용해서 금융시장의 '통계적 비효율성'을 발견하고, 이것을 전제조건으로 4부에서 알고리즘 트레이딩을 통해 통계적 비효율성이 어떻게 활용되는지를 다루는 순서로 되어 있다. 5부에서는 금융 산업에서 인공지능이 가져올 결과와 금융적 특이점에 대해서 살펴본다. 6부에서는 파이썬 코드로 구현하는 법과 예제가 있다.

특히 '통계적 비효율성'이라는 표현이 눈에 와 닿았다. Statistical Inefficiency.

앞부분은 대충 아는 내용들이라 이 통계적 비효율성을 다루는 부분(3부)으로 가보았다. 7장에서 Dense한 신경망의 클래스의 불균형과 과적합을 막기 위한 방법, 그리고 최적화 방법을 소개한다. 과적합을 막기 위한 데이터 정규화, 드롭아웃, 규제, 배깅 과정을 코드와 함께 설명하고 있었다. 한 권의 책에서 많은 내용을 다루다 보니 간단하게 설명된 면도 없진 않다. 8장에서는 재귀 신경망 예제를 보여주는데 금융 가격 시계열, 금융 수익률 시계열 데이터에 이동 모멘텀 특징과 이동 변동성 특징이라는 '금융 특징'을 추가하는 방법을 보여준다. 9장에서는 강화학습의 기본 개념에 대해 설명하고 카트폴 문제(좌우로 움직이는 카트 위에 있는 막대기가 쓰러지지 않고 균형을 잡을 수 있도록 학습하는 문제)를 OpenAI Gym, 몬테카를로 에이전트, 신경망 에이전트, DQL 에이전트를 통해 해결하는 방법들을 코드와 함께 보여준다. 그리고 이것을 금융 분야에 초점을 맞춰 구현해 본다. 그런데 여기까지 따라왔지만 나는 '통계적 비효율성'이라는 용어가 의미하는 것이 무엇인지 정확히 찾아내지는 못했다. 아직 공부해야 하는 것이 많구나. 기초적인 용어조차도 검색을 해야하다니...

전체 코드는 https://aiif.pqp.io 에서 쉽게 실행해볼 수 있고, 상업화나 재배포는 허락을 받아야 하지만 프로그램에 포함시키거나 문서에 넣는 것은 상관이 없다고 한다. 파라미터에 대한 설명이나 앞의 코드에서 추가해 실행한 부분들에 대해서는 번호를 달아 설명을 붙여놨기 때문에 이해하기가 따라가기가 쉬웠다.

5부의 내용이 나에게 특히 도움이 되었는데, 금융에 대해서는 잘 모르는 컴공쟁이라서 타인의 관점으로 분석을 하거나 내가 미처 생각할 수 없었던 부분에 대해서 의견을 내주는 것은 언제든지 반갑다. 반대로 금융 쪽을 잘 알지만 프로그래밍을 모르는 분들에게 오히려 더 도움이 될 수 있는 책일 수도 있겠다는 생각이 들었다.

한빛미디어 <나는 리뷰어다> 활동을 위해서 책을 제공받아 작성된 서평입니다.

RL, QAI가 궁금하면..

케라스로 구현하는 딥러닝 - 예제를 따라 하며 배우는 딥러닝 인공신경망
김성진 지음 / 한빛미디어 / 2022년 4월

사실 그동안 케라스+딥러닝 조합의 책들을 많이 보았다.

이 책에서는 ANN, DNN, CNN, RNN, AE, GAN, UNET, RL, QAI를 구현하는 방법을 다루고 있어서 목차에서부터 눈길을 끌었다. 입문자부터 볼 수 있는 책들에서 전반부(기본편)의 내용을 다룬 것은 많이 접했지만 후반부(심화편) 내용은 보지 못했기 때문이다. 그래서 강화학습(RL)과 QAI에 집중해서 훑어보았다.

각 챕터마나  먼저 원리를 설명하고, 필요한 개념을 설명한다. 실제 구현에서도 각 단계에 따라 코드와 설명이 있고, 마지막에 전체 코드를 훑어보며 정리할 수 있게 되어있다. 그리고 '마치며'를 통해 학습한 내용을 간략하게 정리한다. 코드와 설명이 함께 제공되고 있기 때문에 저자의 깃허브를 방문하면 더 도움이 된다. 친절하게 학습하는 방법까지 설명해두었다. 코드에서 이해가지 않는 부분이 있으면 설명을 찾아갈 수 있게끔 표시해두었다. 이런 세심함이라니....

8장까지는 차근차근 따라가면 딥러닝 입문자라고 하더라도 무리없이 따라갈 수 있는 내용으로 보인다. 책의 크기는 크지 않지만 담을 내용은 다 담았다는 생각이다. 9장에서는 활용 시 발생할 수 있는 문제를 효율적으로 해결할 수 있는 방법을 제시하고 있다. 이미지 데이터 증강하기, 미리 학습한 모델 사용하기, 간단한 신규 계층 만들기, 학습 가능한 신규 계층 만들기, 케라스의 확장된 기능 이용하기가 그것이다. 여기에 사용된 것처럼 클래스를 상속한다든가 백엔드(backend) 함수를 이용하는 방법을 직접 구현해본 적은 없어서 신선했다. 딥러닝 보다는 케라스 자체에 대해 좀 더 파봐야 겠다는 생각이 들었다. 10장 강화학습의 Gym 같은 경우에도 만들어진 코드를 가져다가 실행해보고 원리만 살짝 살펴본 적은 있는데 친절한 설명이 곁들여져 있어서 그 의미를 더 잘 알 수 있었다. 11장 양자인공지능은 완전 처음 접하는 내용이었지만 수식과 그림으로 잘 설명되어 있다.

다른 책이나 강의 등을 통해 어느 정도 해본 사람도 책의 첫장부터 차근차근 따라가며 정리해보기에 좋은 책이다. 혹시라도 절판된 <코딩셰프의 3분 딥러닝, 케라스맛> 책을 갖고 계신 분이라면 10장, 11장 위주로 보면 되겠다. 그리고 개념 자체를 처음 접하는 독자라면 원리 설명 부분에서 살짝 갈증을 느낄 수도 있을 것 같다. 작은 책 안에 방대한 양을 담은 책이므로, 세부적인 궁금증은 추가 검색으로 갈증을 해소하시기 바란다.

한빛미디어 <나는 리뷰어다> 활동을 위해서 책을 제공받아 작성된 서평입니다.

자료구조, 알고리즘을 시작하는 사람에게 권하고 싶은 책

이것이 자료구조+알고리즘이다 with C 언어 - 문제 해결 능력을 키워주는 자료구조+알고리즘 입문서 ㅣ 이것이 시리즈
박상현 지음 / 한빛미디어 / 2022년 8월

C언어를 가르치고 있는데, 2학기에는 좀 더 다양한 예제를 활용해 보고자 해서 이 책을 선택했다. 기초적인 내용들을 배우고 포인터를 본격적으로 활용하고자 할 때 리스트, 스택, 큐와 같은 자료구조를 구현해보지 않을 수는 없으므로. 그리고 간단한 정렬과 탐색도 연습한다. 물론 자료구조, 알고리즘 과목이 따로 있다. 하지만 처음 C언어를 배우면서도 이런 예제 위주로 연습을 하다 보면 나중에 해당 과목을 수강할 때 도움이 많이 되리라 생각한다. 대부분의 독자들은 아마 자료구조와 알고리즘 두 마리 토끼를 잡기 위해 이 책을 선택하겠지만, 나의 경우에는 C언어의 입장에서 이 책을 살펴보았다.

보통 책이 Chapter 1부터 시작하는데 이 책에는 Chapter 0이 있다. <알아두면 쓸 데 있는 자료구조와 알고리즘>이라는 제목으 0챕터에서는 자료구조와 알고리즘의 정이, 그리고 C 언어로 메모리를 다루는 방법에 대해서 설명을 하고 있다. 오리엔테이션의 느낌으로. C언어 문법에 익숙하지 않은 사람도 가볍게 구조체와 포인터, 메모리할당과 해제에 대해 연습해 볼 수 있다.

1장부터 4장까지는 자료구조 파트로 리스트, 스택, 큐, 트리 구조를 다루고 있고, 5장부터 10장까지는 각종 정렬 알고리즘, 탐색 알고리즘, 우선순위 큐와 힙, 해시 테이블, 그래프 그리고 문자열 탐색에 대해 다룬다. 마지막 파트인 11장 부터 15장까지에서는 알고리즘 설계 기법들을 설명하고 있는데, 알고리즘의 성능 분석, 분할 정복, 동적계획법, 탐욕 알고리즘, 백트레킹을 소개하고 있다.

나는 특히 연습문제로 어떤 것들이 주어졌는지에 관심이 많은데, 개념을 설명하면서도 예제 코드를 제시하고 있지만, 이렇게 연습문제를 통해서 개념을 더 다질 수 있다. 개념을 잘 이해하고 있는지 묻는 문제와 주어진 코드를 수정/개선하는 문제들로 이루어져 있다.

레드 블랙 트리에 삼촌 노드, 할아버지 노드라는 표현을 사용한 것도 재밌지만^^ 노드 삽입/삭제도 코드로 구현해 볼 수 있게 설명이 자세히 되어 있다. 레드블랙 특성에 대해서만 설명하고 넘어가는 책도 많이 보았는데.

동적계획법 장에서는 분할정복 기법이나 재귀를 이용하는 것과는 어떻게 다른지를 비교해서 설명하고 있다. 단지 이미 구해놓은 값을 활용한다는 말에만 집중해서 "재귀가 동적계획법과 같은 것 아닌가요?" 하는 학생들도 많이 있는데 코드로 차이를 설명해 준다.

이 책은 C언어 기초문법을 배운 후 좀 더 연습해 보고 싶은 학생, 자료구조와 알고리즘을 본격적으로 배우려고 하는 학생에게 추천한다. 한 권의 책에 자료구조와 알고리즘을 모두 담고 있기 때문에 이 한 권으로는 만족하지 못할 수도 있다. 하지만 시작하는 책으로는 참 좋을 것 같다.

한빛미디어 <나는 리뷰어다> 활동을 위해서 책을 제공받아 작성된 서평입니다.