인공지능 시대의 필수 지식과 기술을 배운다
『비즈니스 구축부터 신기술 개발까지_ 인공지능 교과서』

“정말로 알아야 할 인공지능 여기에 다 있다!”

이 책은 인공지능(AI)을 배우고 싶어하는 사람을 위한 인공지능 입문서이다. 엔지니어가 아닌 사람, 즉 중고등학생이나 대학생, 문과 출신의 비즈니스맨이나 경영자 등도 이해할 수 있도록 알기 쉽게 인공지능의 본질과 기초 지식을 설명했다.

비즈니스에 인공지능을 활용하는 방법부터 최신 인공지능 기술까지를 다루어 반드시 읽어야 할 인공지능 책이다. 이 책의 저자는 일본경제신문사와 닛케이BP 세미나에서 인공지능(AI) 및 사물인터넷(IoT) 강좌를 하는 인기 강사이다. 초보자도 금세 이해할 수 있는 쉬운 설명으로 정평이 있는 저자가 필요최소한의 내용을 압축하고, 가능한 어려운 용어를 사용하지 않고 썼다.

제1장 【기초편】 인공지능(AI)의 세계
1.1 인공지능이란 무엇인가
인공지능의 탄생과 역사
결국, 인공지능이란 무엇인가
모델과 설명변수, 목적변수
인공지능에 대한 환상

1.2 인공지능의 가치
왜 인공지능으로 자율주행차를 실현할 수 있는가
인공지능을 둘러싼 각국 기업의 자세와 기대치
인공지능이 가능한 것
미지 데이터 대응과 인공지능의 가치

1.3 인공지능은 일자리를 빼앗을까
인공지능이 불가능한 것
인공지능으로 대체할 수 없는 3가지 업무
인류는 인공지능에게 일자리를 빼앗길까
사람과 인공지능의 협조 레벨

1.4 인공지능은 세계를 어떻게 변화시키는가
업계의 재정의
인공지능이 보급된 세계
기업은 어떻게 해야 하는가
인간은 어떻게 해야 하는가

제2장 【비즈니스편】 산업별로 본 인공지능 사례와 미래 예측
2.1 제조업의 인공지능 활용과 예상(제품개발편)
스마트 제품
제품의 컴퓨터화
제품의 OS

2.2 제조업의 인공지능 활용과 예상(생산관리편)
인공지능에 의한 비용 삭감
인공지능을 이용하지 않는 선택지
인공지능에 의한 제품의 안정화
예지보전
이상검지와 산업보안
생산계획

2.3 자동차 산업의 인공지능 활용
자동차 생산현장
자율주행의 레벨 정의
자율주행차 개발 동향
자율주행 플랫폼
내비게이션 시스템

2.4 농업·어업·축산업의 인공지능 활용
인공지능과 식물공장
비교 재배와 최적화
인공지능과 어업
인공지능을 활용한 새로운 축산업

2.5 의료 분야의 인공지능 활용과 미래
인공지능에 의한 진단
화상인식에 의한 진단
의료의 인공지능 활용시 주의사항
데이터 공유에 관한 과제
뇌파 해석의 가능성
브레인 머신 인터페이스
인공지능 신약 개발
세포 배양

2.6 건설업의 인공지능 활용과 미래
업무용 차량
스마트홈

2.7 금융업의 인공지능 활용과 미래
인공지능을 이용한 자산 운용
인공지능에 의한 자산 운용

2.8 소매업의 인공지능 활용과 미래
아마존 고와 슈퍼마켓의 미래
편의점과 인공지능
챗봇의 활용
인공지능을 이용한 수요 예측
추천 기능

제3장 【비즈니스편】 인공지능 활용에 관한 국가 시책
3.1 에너지와 스마트그리드
스마트그리드
스마트그리드와 인공지능

3.2 스마트시티
스마트시티
싱가포르의 스마트네이션 구상
인공지능을 이용한 도시 계획 입안
스마트시티의 앞에 있는 것

3.3 데이터 유통의 현황과 과제
데이터 유통의 필요성
공공기관의 오픈데이터화
해외의 오픈데이터 추진
오픈데이터를 둘러싼 과제
민간의 데이터 유통
정보은행
민간의 데이터 유통 촉진 과제

제4장 【비즈니스편】 인공지능 프로젝트의 추진 방법과 주의사항
4.1 인공지능 프로젝트의 기획
공정 혁신과 제품 혁신
목표 설정과 공유가치 창출
혁신기업의 딜레마
인공지능과 지적 재산

4.2 데이터 수집과 관리
인공지능 활용을 위해 수집해야 할 세 가지 데이터
내부 데이터의 수집과 관리
센싱 데이터의 수집과 관리
외부 데이터의 수집과 관리

4.3 인재 부족 문제의 해결 방법
엔지니어 부족 현황
인공지능 교육의 필요성
초기의 프로젝트 체제
외부 힘을 빌린다
파트너를 찾는 방법

제5장 【기술편】 머신러닝 ~지금까지의 인공지능과 역사~
5.1 인공지능을 배우기 전의 필수지식
설명변수와 목적변수와 모델
절댓값
미분
상관관계와 상관계수
데이터 간의 인과와 유사상관
행렬의 내적
확률

5.2 인공지능의 역사
인공지능의 진화를 배우는 의의
초기 연역추론의 인공지능
현재로 이어지는 귀납추론의 인공지능
귀납추론의 한계
발견하는 현재의 인공지능
컴퓨터 비전

5.3 머신러닝이 가능한 것
단순회귀분석
다중회귀분석
분류
클러스터링

5.4 데이터 세트에 의한 분석 예
데이터 세트에 의한 분석
아이리스 데이터
와인 품질 데이터
보스턴의 하우징 데이터
수작업 숫자 데이터
Cifar-10(화상인식 연습용 데이터 세트)
20Newsgroups에 의한 문서 데이터 해석

5.5 학습
학습의 의의
머신러닝
학습 데이터와 지도학습
비지도학습 1
강화학습
학습 방법의 선택

5.6 머신러닝의 알고리즘
결정나무
SVM(서포트 벡터 머신)
유전적 알고리즘
k평균법(k-means법)

제6장 【기술편】 딥러닝 ~현재의 인공지능~
6.1 신경망
신경망의 시작
뇌의 정보 전달 체계
뇌의 학습
논리회로
신경망의 구성
퍼셉트론에 의한 계산 처리
활성화 함수
활성화 함수(스텝 함수, 시그모이드 함수)
활성화 함수(렐루 함수)
활성화 함수(기타 함수)
출력 함수
순전파의 정리

6.2 오차역전파법(백프로퍼케이션)
학습 원리
손실함수(로스 함수)
편미분에 의한 영향력의 계산
편미분의 구체적 예
학습 원리
최적화 알고리즘(SGD)
기타 최적화 알고리즘
미니배치 학습
역전파와 학습의 정리

6.3 심층학습(딥러닝)
특징 추출이란
심층의 이점
인공지능의 시선
심층에서 생기는 다양한 문제
딥러닝을 실현하는 수법
드롭아웃
오토인코더(자기부호화기)

6.4 합성곱 신경망
화상인식과 추상화
합성곱 신경망의 예(AlexNet)
합성곱 신경망의 개요
합성곱층의 목적
합성곱층의 필터와 가중치 계산
필터에 반응하는 특징의 가시화
합성곱층의 패딩 실시
합성곱층의 활성화
풀링층의 처리
평활화의 실시
전결합층의 처리
합성곱 신경망에 의한 분석 예(모델의 설계)
합성곱 신경망에 의한 분석 예(학습 설계)
합성곱 신경망에 의한 분석 예(정확도 검증)
합성곱 신경망을 이용한 분석 예(특징 확인)

제7장 【기술편】 인공지능 개발과 운용 관리
7.1 인공지능의 설계
머신러닝 알고리즘의 선택
목표값의 설정
목표값과 개발 비용
학습의 실시 계획
학습 완료 모델의 보존

7.2 인공지능의 운용 감시
회귀분석의 정확도 감시
분류의 정확도 감시
교차 검증
과적합
과적합의 규명
과적합에 대응

7.3 파이썬 언어
파이썬이 이용되는 이유
파이썬의 버전
파이썬 개발 환경

7.4 데이터 분석에 필수인 파이썬 패키지
패키지 언어
주피터 노트북(Jupyter Notebook)
맥플롯립(matplotlib)
넘파이(NumPy)
팔다스(Pandas)
사이파이(SciPy)

7.5 인공지능 관련 라이브러리
텐서플로(TensorFlow)
체이너(Chainer)
파이토치(PyTorch)
케라스(Keras)
사이킷런(scikit-learn)
딥(DEAP)
오픈AI 칩(OpenAI Gym)

7.6 인공지능을 동작시키는 플랫폼
인공지능을 어디서 학습시키는가
인공지능을 어디에서 예측시키는가
아마존웹서비스(AWS)
구글 클라우드 플랫폼
마이크로소프트 애저
IBM 클라우드(구 Bluemix)
사쿠라 클라우드
뉴럴 네트워크 콘솔
구글 컬래버러터리

7.7 하드웨어와 플랫폼
인공지능과 CPU의 관계
인공지능과 GPU
쿠다
ASIC와 TPU
애지용 보드

제8장 【기술편】 최신 인공지능 기술 ~ 미래의 인공지능 ~
8.1 순환 신경망
순환 신경망의 특징
순환 신경망의 계산
순환 신경망의 분석 예
LSTM(장단기 기억)
순환 신경망의 향후

8.2 강화학습의 역사와 DQN
마르코프 결정 과정
Q학습
심층 Q-네트워크(DQN)
심층 Q-네트워크에서 합성곱 신경망의 활용

8.3 알파고와 알파고 제로
왜 알파고가 대단한가
알파고의 아이디어와 기술
폴리시 네트워크 382
SL 폴리시 네트워크의 생성
롤아웃 폴리시 모델
알파고의 강화학습 목적
방책기울기법에 의한 RL 폴리시 네트워크의 생성
밸류 네트워크
몬테카를로 트리 탐색
알파고 제로의 충격

8.4 A3C
비동기(Asynchronous)
이득(Advantage)
배우와 비평가(Actor-Critic)
A3C의 성과

8.5 GANs
GANs의 역사
GANs의 구조
DCGAN
DCGAN의 분석 예
GANs의 향후

8.6 BERT
BERT의 목적
BERT의 학습
학습을 마친 모델의 활용

8.7 소셜 데이터의 활용

8.8 캡슐 네트워크
합성곱 신경망의 약점
캡슐 네트워크의 목적
캡슐 네트워크의 구조
동적 라우팅
캡슐 네트워크의 향후

제9장 인공지능 개발에 관한 FAQ
9.1 인공지능에 관한 일반적인 질문
Q.1 인공지능은 현명한가?
Q.2 인공지능은 오류가 없는가? 423
Q.3 인공지능이 전문인 것은 무엇인가?
Q.4 인공지능이 서툰 것은 무엇인가?
Q.5 기술적 특이점(싱귤래리티)이란 무엇인가?
Q.6 싱귤래리티에 의해 인공지능이 인간보다 현명해져서 인간을 지배하는 일은 없을까?
Q.7 인공지능은 인간과 같이 생각하게 되는가?
Q.8 인공지능에 감정을 갖게 하는 것은 가능할까?

9.2 인공지능의 우려에 관한 질문
Q.9 인공지능이 군사 목적으로 이용될 가능성은 있을까?
Q.10 인공지능에 의해서 로봇 병기가 실현될까?
Q.11 인공지능을 탑재한 병기가 인간을 멸할 가능성은 없을까?
Q.12 인공지능이 범죄에 이용될 가능성은 없을까?
Q.13 인공지능이 사이버 공격을 할 가능성이 있을까?
Q.14 사이버 공격을 막기 위해 인공지능을 활용할 수 있을까?
Q.15 인공지능이 크래킹을 받을 가능성은 있을까?

9.3 기업의 인공지능 활용에 관한 질문
Q.16 모든 기업이 인공지능을 활용해야 할까?
Q.17 인공지능에 의해서 이업종 참가가 늘까?
Q.18 인공지능의 개발비용은 고액일까?
Q.19 인공지능의 개발비용을 판단하는 방법은 있는가?
Q.20 인공지능 기술자는 부족한가?
Q.21 인공지능 개발을 도와줄 기술자는 어디에 있는가?
Q.22 인공지능 개발이 가능한 기술자를 접촉하려면 어떻게 하면 될까?
Q.23 국가는 인공지능 활용을 권장하고 있는가?
Q.24 지방 자치단체는 인공지능의 활용을 권장하고 있는가?

9.4 생활에 관한 질문
Q.25 인공지능에 의해서 우리의 생활은 어떻게 달라질까?
Q.26 인공지능을 이해하지 않으면 생활이 불가능해질까?

9.5 인공지능의 인재 육성과 교육에 관한 질문
Q.27 어떤 사람이 인공지능을 개발하고 있는가?
Q.28 앞으로의 젊은 세대는 인공지능에 관한 지식이 필요할까?
Q.29 학교에서 인공지능이 필수 과목이 될까?
Q.30 인공지능을 개발하려면 무엇을 공부하면 될까?
Q.31 수학이 서툰 사람도 인공지능을 이해할 수 있을까?
Q.32 인공지능을 배우기 위해 가장 먼저 무엇을 하면 좋을까?
Q.33 인공지능을 효율적으로 배우는 방법은?

9.6 인공지능의 미래에 관한 질문
Q.34 인공지능은 향후에도 진화하는가?
Q.35 인공지능은 상상력을 갖게 되는가?
Q.36 우리들 인류는 인공지능과 어떻게 교류하면 될까?

이모토 타카시

■ 이 책의 구성
초보자도 인공지능의 본질을 신속하게 이해할 수 있도록 각각의 상황이나 이해도에 따라 학습할 수 있게끔 3부로 나누어 구성했다.

제1부(제1장) 기초편
앞으로 인공 지능이 중심이 되는 사회에서 살아가는 데 필요한 최소한의 지식을 정리했다. 인공지능은 잘 하는 것과 못하는 것, 그리고 사회를 어떻게 변화시킬 것인가에 대해 설명했다.

제2부(제2~4장) 비즈니스편
비즈니스에 인공지능을 활용함에 있어서 각 업계의 활용 사례와 향후 어떻게 쓰일지에 대해 살펴봤다. 또한 인공지능을 활용할 때 주의해야 할 사항을 중심으로 프로젝트 추진 방법이나 국가 등의 지원 상황에 대해서도 설명했다.

제3부 기술편
인공지능의 구조에 대해 설명한다. 향후 데이터 사이언스와 인공지능 관련 지식은 엔지니어와 인공 지능 프로젝트에 종사하는 사람에게는 필수 지식이다. 이 책을 읽으면, 다른 인공지능 책을 읽고도 뭐가 뭔지 알 수 없거나, 왜 그곳에 인공지능을 사용할 필요가 있는지 이해하지 못하는 의문을 해소할 수 있다.

*** 아마존 서평 ***
- 초보자도 이해하기 쉬운 단어로 고급 내용이 적혀 있다. 이 책을 읽으면 인공지능 전체를 부감할 수 있는 필독 교과서이다.
- 인공지능을 시작하는 사람이 가장 먼저 읽어야 할 책이다. 그야말로 교과서라는 느낌이다.
- 인공지능의 기초를 다지기 위해 알아야 할 내용이다. 계산식은 어려우니 건너뛰어도 좋다. 초보 시스템 엔지니어에게 권하고 싶은 책이다.