Learning from Data

개념 확인: Data and Learning Types


자료의 행과 열을 읽고 출력의 유무·형태와 목표에 따라 학습 문제를 구분한다.

문제 1

한 행을 수학 표기로 읽기

다음은 매장 네 곳의 하루 기록이다. 광고비(만 원)와 방문자 수로 판매량을 설명하려 한다.

매장광고비 x₁방문자 수 x₂판매량 y
A2208
B53514
C42811
D53515
  1. 관측의 개수 n과 특성의 개수 p를 적는다.
  2. 두 번째 관측의 입력 벡터 x⁽²⁾, 두 번째 관측의 첫 번째 특성 x₁⁽²⁾, 출력 y⁽²⁾를 적는다.
  3. 특성 행렬 X와 출력 벡터 y의 모양을 적는다.
  4. 매장 B와 D는 광고비와 방문자 수가 같은데 판매량이 다르다. Y = f(X) + ε의 두 항으로 이 차이를 설명한다.
해설 펼치기
  1. 관측은 표의 행이므로 n = 4, 입력 특성은 광고비와 방문자 수이므로 p = 2다. 매장 이름은 특성이 아니다.
  2. x⁽²⁾ = (5, 35), x₁⁽²⁾ = 5, y⁽²⁾ = 14다. 위 첨자 (2)는 두 번째 관측, 아래 첨자 1은 첫 번째 특성을 뜻한다.
  3. X는 4 × 2, y는 4 × 1이다.
  4. 두 매장의 입력이 같으므로 f(X)는 같다. 판매량의 차이 1은 선택한 입력으로 설명되지 않는 부분, 곧 error term ε에서 온다.
문제 2

같은 입력, 다른 출력

같은 주택 특성(면적, 방 수, 지하철역까지의 거리)으로 다음 세 질문을 만든다.

  • 질문 A: 거래 가격은 얼마인가?
  • 질문 B: 거래 가격이 5억 원 이상인가?
  • 질문 C: 거래 가격 구간은 ‘3억 미만·3억 이상 6억 미만·6억 이상’ 가운데 어디인가?
  1. 각 질문의 출력 형태를 적고 회귀, 이진 분류, 다중 분류 가운데 무엇인지 판정한다.
  2. 입력이 같은데도 세 질문의 유형이 달라지는 이유를 한 문장으로 적는다.
해설 펼치기
  1. A는 가격이라는 수 자체가 출력이므로 회귀다. B는 ‘5억 이상/미만’ 두 범주가 출력이므로 이진 분류다. C는 세 범주 가운데 하나가 출력이므로 다중 분류다.
  2. 학습 유형은 입력 이름이 아니라 무엇을 출력으로 정의했는지에 따라 달라진다.
문제 3

출력이 없는 두 목표

고객별 구매 횟수, 평균 결제액, 방문 간격만 있고 미리 주어진 정답 출력은 없다.

  • 목표 A: 구매 행동이 비슷한 고객끼리 묶는다.
  • 목표 B: 세 특성을 두 개의 축으로 줄여 고객의 배치를 그린다.
  1. 두 목표가 지도학습인지 비지도학습인지 판정한다.
  2. 각 목표가 군집화와 차원 축소 가운데 무엇인지 결과물의 차이로 설명한다.
  3. 목표 B의 그림에 나중에 ‘우수 고객’ 표시를 색으로 붙였다. 이 색이 학습 때 주어진 출력인지 적는다.
해설 펼치기
  1. 두 목표 모두 관측된 출력 y 없이 입력의 구조를 찾으므로 비지도학습이다.
  2. A는 비슷한 관측을 집단으로 묶어 관측마다 집단을 배정하므로 군집화다. B는 여러 특성을 적은 수의 축으로 표현한 좌표를 만들므로 차원 축소다.
  3. 아니다. 학습이 끝난 뒤 붙인 표시이며 축을 만들 때 쓰지 않았다. 판정 기준은 학습할 때 관측된 출력이 있었는지다.
문제 4

예측인가 추론인가

중고차 거래 자료(주행거리, 연식, 사고 이력, 거래 가격)를 사용한 다음 질문을 분류한다.

  1. 새로 매물로 나온 차의 거래 가격을 맞히고 싶다.
  2. 주행거리가 늘수록 거래 가격이 얼마나 낮아지는지 알고 싶다.
  3. 사고 이력이 거래 가격과 관련이 있는지 알고 싶다.

각 질문이 예측과 추론 가운데 어디에 해당하는지 적고, 세 질문이 같은 지도학습 자료를 써도 결과로 얻는 것이 어떻게 다른지 설명한다.

해설 펼치기
  1. 예측이다. 새 입력의 출력(예측값 ŷ)을 얻는다.
  2. 추론이다. 특성과 출력의 관계의 방향과 크기를 얻는다.
  3. 추론이다. 어떤 특성이 출력과 관련되는지를 묻는다.

세 질문 모두 입력과 거래 가격이 짝지어진 자료를 쓸 수 있다. 예측은 새 값을 산출하고, 추론은 입력과 출력의 관계를 설명한다.

문제 5

근거가 있는 학습 유형 판정

다음 과제를 가장 구체적인 유형으로 판정한다. 각 답에는 관측된 출력의 유무, 출력의 형태 또는 목표 가운데 직접적인 근거 하나를 붙인다.

과제관측 자료와 목표
A중고차 사진에서 뽑은 특성과 실제 판매 가격 기록으로 새 차의 판매 가격을 맞힌다.
B제품 사진과 검사원이 붙인 ‘찍힘·긁힘·정상’ 기록으로 새 제품의 상태를 가린다.
C출력 없이 공정 센서 수백 개의 측정값을 두 축으로 줄여 하루 운영 상태의 배치를 본다.
D출력 없이 시간대별 판매 패턴이 비슷한 매장끼리 묶는다.

마지막으로, ‘과거 기록이 있으니 모두 지도학습이다’라는 주장이 틀린 이유를 적는다.

해설 펼치기
과제판정근거
A지도학습의 회귀관측된 판매 가격 출력이 있고 맞힐 값이 수다.
B지도학습의 다중 분류관측된 출력이 세 범주다.
C비지도학습의 차원 축소출력 없이 많은 특성을 적은 축으로 표현한다.
D비지도학습의 군집화출력 없이 비슷한 관측을 집단으로 묶는다.

과거 기록이 있다는 사실만으로는 판정할 수 없다. 맞힐 출력 y가 입력과 짝지어 기록되어 있는지, 없다면 어떤 구조를 찾으려 하는지를 먼저 확인한다.