인공지능(AI) 기술과 응용 (인공지능(AI) 교양강의 및 학습교재 | 반양장)

정환묵

현재스마트산업연구소소장으로,우리나라인공지능초기연구자이며,스마트산업에대한연구를활발히하고있다.아직스마트산업이라는말이익숙하지않은우리나라에2002년부터농식품분야의IT농업혁신의필요성과초고령사회를대비한시니어산업육성을주창해왔다.

한양대학교에서전자공학과를졸업하고인하대학교에서박사학위를받은후대구가톨릭대학교컴퓨터정보통신공학부교수로정년퇴임하였으며,동대학교산업협력단장,공과대학장,교무처장,부총장을지냈고,한국지능시스템학회5대회장과한국한방산업진흥원이사를역임하였다.

일본東京대학객원연구원과明治대학정보공학과객원교수를역임하였다.저서로는〈인공지능〉,〈푸드테크〉,〈스마트농업혁명〉,〈시니어산업화글로벌마케팅〉외다수의저서가있다.

프롤로그-006

PART01.AI의정의및발전과정-008
1.1AI란무엇인가
1.2지능과AI
1.3AI의분류
1.4AI의역사
1.5AI기술및연구영역
1.6AI기술의응용영역
1.7AI에의한대체가능직업

PART02.AI의학문적등장과응용분야-038
2.1AI를견인하는기호주의와연결주의
2.2컴퓨터의비약적인발전과지식의획득
2.3기계학습의비약적발전
2.4신경망과기존프로그램의차이
2.5AI에의한신산업혁명
2.6로봇과AI
2.7산업AI(IndustrialAI)
2.8군사기술에활용되는드론과무인기
2.9플랫폼화하는AI
2.10AI기술과제품의관계

PART03.프로그램의기본적인구조-066
3.1AI에주어지는과제와해결방안
3.2탐색알고리즘의종류와개요
3.3정렬알고리즘의종류와개요
3.4암호알고리즘의종류와개요
3.5AI의설계도가되는아키텍쳐
3.6독립적으로일하는AI의존재
3.7규칙에의한AI의사고및의사결정방법
3.8목표에맞춘AI의사고법과의사결정방법
3.9사례로배우는AI의사고법과의사결정방법
3.10유연하게생각하기위한방법

PART04.AI관련데이터(정보)처리-088
4.1AI에필요한데이터(정보)
4.2데이터수집과AI(인공지능)의활용
4.3데이터취급의용이성
4.4지식과개념을전달하기위한접근
4.5AI에관한데이터과학과통계
4.6데이터의분석과가치발굴
4.7데이터의관계성발견
4.8데이터를분할하여분석하는방법
4.9데이터의올바른취급방법
4.10지식과통계로부터AI의이미지구성

PART05.기초기계학습과응용-110
5.1신경세포의구조
5.2신경망이란?
5.3딥러닝의등장
5.4다층신경망
5.5기계학습은판단하는기계
5.6기계학습의기본구조
5.7기계학습의주요목적과활용방법
5.8기계학습의한계
5.9기계학습과AI의차이
5.10기계학습과데이터과학의차이
5.11기계학습의활용사례

PART06.고급기계학습과응용-138
6.1심층학습(딥러닝,DeepLearning)
6.2딥러닝의특징추출능력
6.3영상인식,음성인식에강한심층신경망
6.4언어처리와시계열처리에강한심층신경망
6.5재귀적신경망의응용
6.6딥러닝의결점을보완하는GAN
6.7신경망이취급하는정보
6.8언어의의미를수치로나타내는방법
6.9확립되어가는딥러닝의환경
6.10딥러닝이바꾼기계학습의방식

PART07.다양한응용기술로확대되는AI의실용화-160
7.1이미지에서동영상으로발전하는영상인식
7.2AI의사소통의개념
7.3Transformer와빅데이터로바뀐문장생성
7.4음성의텍스트화에필요한기술
7.5영상과음성,여러가지정보를조합한데이터분석
7.6인간의창조적인방식의학습
7.7인간신체의사용법
7.8분산하여확대되는AI
7.9AI의진보와성장을촉진하는게임AI
7.10인간의판단기준을설명하는게임이론
7.11AI와인간의상호협동(개인과비즈니스)
7.12챗봇

PART08.지식표현과전문가시스템-184
8.1지식표현(knowledgerepresentation)
8.2전문가시스템(expertsystem)
8.3지식베이스시스템
8.4알고리즘과지식의차이점

PART09.AI데이터(정보)와지식처리관련이론-206
9.1퍼지이론과응용
9.2데이터마이닝
9.3온톨로지
9.4진화계산

PART10.생성형AI(GAI)-230
10.1생성형AI의정의와개념
10.2생성형AI종류및개요
10.3ChatGPT와대규모언어모델과의관계
10.4대규모언어모델의등장
10.5생성형적대신경망(GAN)
10.6생성형AI의이점과한계

초고령사회와4차산업혁명의거대한물결이우리를향해밀려오는가운데또하나의강력한변화인인공지능(AI)이쓰나미처럼다가오고있습니다.이제AI는선택이아니라필수이며우리는본격적인AI시대를맞이하고있습니다.

특히생성형AI(GenerativeAI)의발전은산업전반에혁신을불러일으키고있습니다.오픈AI의ChatGPT,구글의Gemini,메타의LLaMA,그리고국내기업들의AI모델개발경쟁은AI의상용화와실용화를더욱가속화하고있습니다.AI는단순한자동화도구를넘어창작,문제해결,의료진단,소프트웨어개발,금융분석등다양한분야에서인간과협업하는새로운패러다임을만들어가고있습니다.

우리나라는IT기술의비약적인발전을거듭하며스마트폰과반도체등일부분야에서글로벌경쟁력을갖춘경험이있습니다.이제이러한경험과기술력을바탕으로AI산업에서도새로운돌파구를마련해야합니다.AI반도체(뉴로모픽칩),클라우드AI,엣지AI,로보틱스,그리고자율주행AI등다양한기술이빠르게발전하면서글로벌기업들은경쟁과협력을반복하며AI혁신을주도하고있습니다.

AI가다양한산업과일상에깊이스며들고있는지금,AI를단순히활용하는것을넘어근본적으로이해하는것이무엇보다중요합니다.하지만현재출간된AI관련서적들은특정기술분야에집중된경우가많아AI전반을폭넓게다룬자료는상대적으로부족한상황입니다.이에따라AI에관심있는독자들이기본적인개념을이해하고시야를넓힐
수있도록이책을집필하게되었습니다.

특히,강의교재로활용할수있도록구성하여교육및학습에효과적으로활용할수있도록하였으며“See&Think”코너를통해본문의내용을보다쉽게이해할수있도록구성하였습니다.

저자의경험을바탕으로AI의범위를설정하고집필한만큼일부내용은관점에따라다르게해석될수도있습니다.또한,논문이나전문서적과달리기본개념의이해에초점을맞추었기에참고문헌을일일이열거하지않았음을밝힙니다.

AI를이해하는데이책이조금이나마도움이되길바라며향후더욱깊이있는연구와폭넓은내용을담은책을집필할것을약속드립니다.아울러독자여러분의소중한의견과조언을적극반영하여더욱완성도높은자료를제공하도록노력하겠습니다.

끝으로이책이완성되기까지아낌없는조언과격려를보내주신미국국립보건원(NIH)권경주박사님내외분께깊이감사드립니다.또한,원고작성및교정과자문을도와주신배인한교수님,호주국방과학기술연구기관김준애박사님,SIL정재탁이사님,밝은사람들이현경이사님,송민주님,김경민님,김영은님,그리고(주)록키박승부회장님께진심으로감사의말씀을전합니다.