누구나 쉽게 따라하는 인공지능

누구나 쉽게 따라하는 인공지능 feat. 파이썬
이용권 지음 / 씨마스21 / 2021년 8월

인공지능 수학, 파이썬. 이 모든 것들은 사실 쉽지는 않은 개념이다. 인공지능 수학을 가르칠 교원에 대한 수요도 증가하고 있고 나 역시 이에 대한 대비가 필요할 것 같아 선택한 책이다.

이 책은 신경망 모델에 대한 체계적 설명과 여러 사례를 도입하여 설명하고 있으며 다양한 예제들을 만나볼 수 있다. 이 책은 비주얼 스튜디오 코드를 사용하고 있는데 이것은 마이크로소프트사에서 개발한 프로그래밍 개발용 도구다. 대부분 내가 본 파이썬 책들은 구글 코랩이나 아나콘다를 이용한 코딩을 하고 있는데 이 책은 그러한 프로그램들이 실전 프로그래밍에 적합하지 않다고 말한다. 또한 대부분 다른 책들이 파이썬과 텐서플로를 통해 예제를 제공하고 있지만 각각의 버전에 대한 얘기는 없는데 이 버전들을 맞추지 않으면 오류가 발생하기도 한다고 한다. 그래서 이런 부분들에 신경써서 책을 구성하고 있다.

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1부는 인공지능에 대한 전반적인 이론적 소개를 하고 있다. 사실 인공지능에 대한 말들은 많고 책들은 정말 다양하게 쏟아지고 있는데 인공지능은 무엇이며 신경망이란 무엇인지에 대한 개념 조차 흐릿하다. 더군다나 그래서 수학이 어떻게 쓰이는데, 하는 질문에 대해 수학을 가르치는 내가 답변하기도 쉽지 않았다. 나조차도 수학과 인공지능이 무슨 관련이 딱히 있는지 잘 몰랐기 때문이다. 그런 점에서 이 책은 인공신경망, 머신러닝, 딥러닝 학습과정을 첫 부분에 제시하고 신경망으로 인공지능 설계를 하는 것을 2부에 걸쳐서까지 초반에 제공하고 있다. 신경망으로 인공지능을 설계하는 예제를 차근차근 설명하고 있는데 각 수식들에 대한 설명을 주석문으로 붙여놓아 프로그램이 전체적으로 어떻게 작동하는지를 확인할 수 있다.

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상당히 재미있는 예제 중에 게임을 좋아하는 고1 학생이 엄마와 게임을 하려면 공부도 그만큼 할 것이라 약속하고 게임과 공부를 병행해 엄마 기분을 살피며 싫어하는 공부시간을 가능한 줄이며 엄마의 화도 덜내는 최적의 방안을 찾는 신경망 모델을 구축하는 것이 있었다. 또한 테니스를 할 때 상대 코트에 공을 넘기기 위해 네트를 통과해야 하는데 네트와의 간격을 줄여 상대방에게 공격을 당하지 않으려면 어떻게 해야 할지 테니스를 잘 치기 위한 인공지능 모델을 만들어보는 과정도 담고 있어서 상당히 흥미롭다. 경사하강법과 오차역전파법에 대해 알고 있어야 하는데 이 부분에 대한 설명은 앞부분에서 이미 언급하고 있다.

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3장에는 딥러닝 맛보기로 이미지 학습과 다양한 딥러닝 기법들을 소개하고 있는데 아이돌 그룹의 춤을 흉내내보고 내 춤 실력이 몇 점인지 평가할 수 있는 프로그램도 소개되어 있어 신기했다. 학생들에게 가르쳐주면 정말 재미있어할 것 같기는 한데 이걸 이해하기 위해서는 수학의 깊은 부분을 어느 정도는 알고 있어야 한다. 이 책 각 장의 사이사이에 들어 있는 <재미있고 놀라운 수학 이야기> 또한 에피타이저로 수학에 대한 관심을 끌기에 충분한데 귀납추론, 로그, 프랙탈 등 다양한 실생활 소재에서 끌어온 수학 개념들이 소개되어 있어 수학이 대체 무엇에 필요하냐고 묻는 아이들에게 설명해줄 수 있을 것 같다. 그런데 이미 많은 대학에서 수학으로 수능 최저를 맞추지 않아도 되고 수시에서도 수학을 반영하지 않는 대학들이 늘어나면서 수학의 중요성은 점점 줄어드는 것 같아 안타깝다. 학습량은 줄어들고 미적분을 선택하는 아이들은 점점 줄어들고 있다. 이 책에서 쓰인 수학적 지식도 모두 기본 바탕은 미적분이다. 누구랑 결혼하면 행복할지 수학으로 풀어나가는 과정에는 미분, 확률, 상수 e가 등장한다. 책의 뒷 부분에 꼭 알아야 할 수학에 대한 내용이 해설로 수록되어 있는데 시그마, 상수e, 지수로그함수, 미분법, 상미분방정식과 편미분방정식, 베이지안 확률, 수열 기본 전반, 최적화까지 등장한다. 따라서 이 책은 현 고교교육과정에서 수학1과 수학2는 기본적으로 학습이 된 상태가 기본이고 미적분까지 소화하면 좋다. 확률과 통계 지식도 많이 나오며 미분방정식 파트에서는 고교교육과정을 넘나드는 내용도 다수 포함되어 있기 때문에 수학에 관심이 아주 많은 소수의 학생들을 위한 책이라고 보면 될 것 같다.

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인공지능 수학 수업이 어떤 방향으로 이루어져야 하는지, 내가 교재연구로 무엇을 준비하면 될지에 대한 전반적인 팁을 얻을 수 있어서 참 좋았다. 변화하는 시대에 인공지능, 신경망 등은 뗄레야 뗄 수 없고 이들은 수학과도 연결되어 있다. 이 책을 통해 파이썬, 수학 뿐만 아니라 새로운 것에 호기심을 가지고 탐구하는 자세를 배울 수도 있을 것 같다.