딥러닝을 위한 파이토치 입문

딥러닝을 위한 파이토치 입문

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Description
파이토치로 시작하는 딥러닝 구축과 활용
구글의 음성인식, 인공지능 시스템 개발, 손상된 사진 복원 등 딥러닝 기술은 여러 분야와 실생활에서 다양하게 적용되고 있다. 이 책은 파이썬 기반의 오픈소스 머신러닝 라이브러리인 파이토치를 활용하여 실제로 딥러닝을 구축하고 활용하고자 하는 사람을 위한 입문서다. 인공 신경망에서 쓰이는 기초 개념을 토대로 실제 어떻게 인공지능이 구현되는지 코드 라인별로 상세하게 설명하여 초보자도 쉽게 이해할 수 있도록 구성했으며, 다양한 실습 예제를 통해 프로그램을 만드는 방법부터 머신러닝 기술의 사용법, 결과를 내는 방법까지 소개하고 있다.
초반부에는 파이썬의 기본적인 사용법부터 파이토치 같은 머신러닝을 위한 라이브러리 활용법, 머신러닝에서 사용하는 지도학습 개념 등 머신러닝을 시작하기 전에 알아야 할 것들을 공부하며 기초를 다진다. 또한 이미지 처리를 위한 합성곱 신경망, 시계열 데이터 처리를 위한 순환 형태의 신경망 그리고 앞으로 사용할 함수들을 연습하고 ResNet이나 BI-LSTM 같은 실제로 사용하기 좋은 모델을 제작해 본다. 이전 내용을 토대로 비지도 학습과 지금까지 배운 내용을 접목해 활용할 수 있는 방법도소개한다.후반부에는 과적합을 방지하고 성능을 올려주는 방법, 복잡한 결과를 쉽게 알아볼 수 있도록 시각화하는 법 등 실제 머신러닝을 진행할 때 도움이 될 방법들을 알려두며 앞 장의 지도학습, 비지도 학습과 더불어 전이 학습과 준지도 학습 모델과 메타학습, 유한차분법을설명한다.
저자

딥러닝호형

22명의노벨상수상자를배출한독일막스플랑크연구소에서수치해석과머신러닝을연구하고있다.주요연구분야는오토파일럿과같은비선형시스템에대한효율적인제어방법이다.수학과데이터분석을전공했으며한국에서는리서치엔지니어로서신제품개발과다수의성능개선프로젝트를완수했다.8년전머신러닝에입문하여지금까지데이터처리기법,성능예측,이미지분류,비지도객체인식,정규화방법개발,트위터메시지분석,유체예측등다양한기술을다뤘다.이를바탕으로2019년부터유튜브영상과온라인강의를제작하고있으며대학기술자문및공동연구도진행하고있다.

목차

Chapter1딥러닝시작
1.1딥러닝이란
1.1.1딥러닝의역사
1.1.2인공신경망
1.1.3최근동향
1.2파이썬과파이토치

Chapter2파이썬
2.1변수,출력문,라이브러리
2.1.1정수형(int)
2.1.2실수형(float)
2.1.3문자형(string)
2.1.4부울형(bool)
2.1.5출력문(print)
2.1.6라이브러리(library)
2.2리스트,튜플,딕셔너리
2.2.1리스트(list)
2.2.2튜플(tuple)
2.2.3딕셔너리(dict)
2.3넘파이
2.3.1여러가지배열
2.3.2배열의크기와변환
2.3.3조건문을이용한인덱스검색
2.3.4배열의기본연산
2.3.5배열의병합
2.3.6다양한계산함수
2.4조건문과반복문
2.4.1if문
2.4.2for문
2.4.3while문
2.4.4break,continue문
2.4.5try&except문
2.5함수와모듈
2.5.1함수
2.5.2모듈
2.6클래스
2.7그래프그리기
2.8폴더및파일관리
2.9터미널에서파이썬실행하기

Chapter3지도학습
3.1지도학습이란
3.2지도학습의종류
3.3데이터세트분할

Chapter4파이토치기본
4.1텐서
4.1.1여러가지텐서
4.1.2리스트,넘파이배열을텐서로만들기
4.1.3텐서의크기,타입,연산
4.1.4텐서의크기변환
4.1.5텐서에서넘파이배열로변환
4.1.6단일텐서에서값으로반환하기
4.2역전파
4.2.1그래디언트텐서
4.2.2자동미분-선형회귀식
4.3데이터불러오기
4.3.1파이토치제공데이터사용
4.3.2같은클래스별로폴더를정리한경우
4.3.3정리되지않은커스텀데이터불러오기
4.3.4커스텀데이터와커스텀전처리사용하기
4.3.5커스텀데이터와파이토치제공전처리사용하기
4.3.6커스텀전처리와파이토치에서제공하는전처리함께사용하기

Chapter5인공신경망
5.1다층퍼셉트론
5.1.1선형회귀
5.1.2집값예측하기
5.2활성화함수
5.2.1활성화함수가필요한이유
5.2.2선형함수
5.2.3시그모이드(sigmoid)함수
5.2.4tanh함수
5.2.5ReLU함수
5.2.6Softmax함수
5.2.7기타활성화함수
5.3손실함수
5.3.1MAE
5.3.2MSE
5.3.3CrossEntropyLoss
5.3.4기타손실함수
5.4최적화기법
5.4.1확률적경사하강법(SGD)
5.4.2다양한최적화기법
5.4.3스케줄링
5.4.4MADGRAD
5.5교차검증
5.5.1교차검증을통한집값예측모델평가
5.6모델구조및가중치확인
5.6.1모델구조
5.6.2모델변수

Chapter6합성곱신경망
6.1합성곱연산과풀링연산
6.1.1이미지데이터
6.1.2MLP와이미지처리
6.1.3합성곱연산과풀링연산
6.2ALEXNET
6.3RESNET
6.4다양한합성곱신경망

Chapter7순환신경망
7.1기본순환신경망
7.1.1시계열데이터
7.1.2기본인공신경망과순환신경망
7.1.3순환신경망의다양한형태
7.1.4기본순환신경망
7.1.5기본순환신경망구현
7.2LSTM과GRU
7.2.1기본RNN의문제
7.2.2LSTM
7.2.3GRU
7.3BI-LSTM
7.3.1Bi-LSTM구현하기

Chapter8비지도학습
8.1비지도학습이란
8.2K-평균알고리즘
8.3오토인코더
8.3.1스택오토인코더
8.3.2디노이징오토인코더
8.3.3합성곱오토인코더
8.4생성적적대신경망
8.4.1VanillaGAN
8.4.2DeepConvolutionalGAN(DCGAN)
8.5이미지스타일변이
8.6깊은K-평균알고리즘

Chapter9성능개선
9.1과적합
9.1.1데이터증식
9.1.2조기종료
9.1.3L2정규화
9.1.4드롭아웃
9.1.5배치정규화
9.1.6교란라벨
9.1.7교란값
9.1.8라벨스무딩
9.2데이터불균형
9.2.1가중무작위샘플링
9.2.2가중손실함수
9.2.3혼동행렬
9.3전이학습
9.3.1사전학습모델
9.3.2모델프리징
9.4준지도학습
9.4.1의사라벨링

Chapter10시각화
10.1설명가능한인공지능
10.1.1ClassActivationMap
10.2차원축소기법
10.2.1t-distributedStochasticNeighborEmbedding
10.2.2주성분분석

Chapter11메타학습
11.1메타러닝과퓨샷러닝
11.2MAML-회귀문제
11.3MAML-분류문제

Chapter12과학적계산
12.1유한차분법
12.2은닉유체메카니즘
12.2.1구조설명
12.2.2모듈구성하기(HFM폴더)
12.2.3데이터불러오기
12.2.4모델및연산
12.2.5모델학습하기
12.2.6모델평가하기
12.2.7코랩에서파일실행하기

부록딥러닝정보습득방법

출판사 서평

*주요내용

Chapter1딥러닝시작
1장에서는인공지능을구현하고학습하는방법중하나인딥러닝에대한역사와신경망을구현하는데필요한프로그래밍언어인파이썬과파이토치에대해간략히알아본다.

Chapter2파이썬
2장에서는프로그래밍언어에서가장기본적이고중요한변수타입부터문법,시각화,실행방법등파이썬에대한전반적인내용을다룬다.

Chapter3지도학습
3장에서는지도학습의개념과과정을살펴보고우리가다루는대표적인문제가무엇이있는지알아본다.추가적으로머신러닝업무에서가장기본인용도에따라데이터세트를나누는방법에대해서살펴본다.

Chapter4파이토치기본
파이토치의기본타입인텐서를학습하고딥러닝모델을최적화할때필요한자동미분법과효율적으로학습데이터를사용하는방법에대해서배운다.

Chapter5인공신경망
인공신경망을구축하고학습하는데기본적으로고려해야할기본구조,활성화함수,손실함수,최적화기법등인공신경망에대한전반적인내용을다룬다.

Chapter6합성곱신경망
합성곱연산과합성곱신경망구축에대해서다뤄보고파이토치에서제공하는모델에대해서알아본다.

Chapter7순환신경망
시퀀스데이터의의미를알아보고합성곱신경망과더불어가장많이사용되는순환신경망에대해서설명한다.

Chapter8비지도학습
정답이있는데이터가부족한문제를해결하기위한비지도학습의대표적인신경망인오토인코더와생성적적대신경망을다룬다.

Chapter9성능개선
모델을학습하면서대표적으로겪을수있는문제인과적합,데이터불균형,데이터부족을해결하기위한방법을알아본다.

Chapter10시각화
모델자체를설명하려는설명가능한인공지능에대해서이야기하고대표적인모델인CAM를구현한다.추가적으로고차원형태의데이터를시각화할수있도록도와주는차원축소기법에대해서알아본다.

Chapter11메타학습
단몇장만으로도학습이가능한퓨샷러닝방법중하나인MAML을이용하여회귀문제와분류문제를다뤄본다.

Chapter12과학적계산
12장에서는물리현상을표현하는미분방정식풀이를위한인공신경망예시를살펴본다.