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연합학습

· 3 min read

연합학습 개념

  • 데이터를 중앙 저장하지 않고 다수의 로컬 디바이스에서 모델 훈련 후, 훈련된 모델 파라미터를 중앙서버로 전송해 모델을 업데이트하는 분산 인공지능 학습모델
  • 데이터 프라이버시, 보안, 통신비용 절감, 확장성, 속도

연합학습 구성도, 주요 기법, 보안

연합학습 구성도

연합학습 주요 기법

구분내용비고
FedSGD모든 로컬 디바이스에서 계산된 그라디언트를 중앙에서 평균화하여 모델 업데이트데이터 이질성 취약
FedAVG로컬에서 여러 배치 업데이트를 수행 후 결과를 중앙 서버로 전송통신 비용 절감
FedDyn이질적 데이터셋에서 로컬 손실함수에 동적으로 정규화 적용, 글로벌 손실 수렴처리데이터 이질성에 강건함
HyFDCA하이브리드 연합학습으로 클라이언트 다양성을 고려한 모델의 조정과 개인화적응적 개인화 가능

연합학습 보안

구분내용비고
데이터 암호화모델 업데이트 정보 암호화전송구간 보호
차등프라이버시모델 업데이트시 노이즈 추가, 개인 데이터 노출 방지프라이버시 강화
인증, 접근제어로컬장치-서버 간 신뢰할 수 있는 통신 보장무단 접근 차단, HMAC, OAuth
안전한 집계값 노출 없이 중앙서버에서 각 장치의 업데이트 처리중간자 공격 방어

연합학습 고려사항

  • 다양한 하드웨어와 네트워크 조건에서 일관된 성능을 보장할 수 있도록 흐름제어, 오류제어 필요

귀납적 사고, 머신러닝

· 3 min read

귀납적 사고 개념

  • 특정한 사례나 데이터에서 패턴을 발견하고 일반적인 결론이나 규칙을 도출하는 사고방식
  • 데이터 기반 의사결정, 예측 가능성, 지식 확장

귀납적 사고와 머신러닝 관계도, 유형, 활용방안

귀납적 사고와 머신러닝 관계도

귀납적 머신러닝 유형

구분내용비고
지도학습라벨링된 데이터로 모델학습, 새로운 데이터 예측 수행분류, 회귀 등
비지도학습라벨링 없는 데이터로 구조나 새로운 패턴 발견군집화, 차원 축소 등
강화학습에이전트가 환경과 상호작용하여 보상을 통해 학습게임, 로봇공학 등

머신러닝 활용방안

구분활용방안비고
이미지 인식이미지에서 객체, 인물 인식 기술얼굴 인식, 의료 영상 인식
자연어 처리텍스트 데이터 분석, 의미 이해/처리번역, 챗봇, 감정 분석
추천 시스템사용자 데이터 분석, 개인화 서비스상품 추천, 콘텐츠 추천

머신러닝 고려사항

  • 안전하고 지속가능한 AI 생태계를 위해 AI 거버넌스 확립 필요

인공지능 학습용 데이터 품질관리 가이드라인

· 4 min read

인공지능 학습용 데이터 품질관리 가이드라인 개념

  • 인공지능 학습용 데이터 구축시 구축계획수립 단계부터 데이터 획득, 수집, 정제, 가공 등에 대한 절차 및 활동에 대한 기준서
  • 수집 데이터 일관성, 데이터 유용성/신뢰성, 품질 문제 사전 예방/해결방안 제공

인공지능 학습용 데이터 품질관리체계 개념도, 범위, 지표

인공지능 학습용 데이터 품질관리체계 개념도

 ------------------------------------------------------------------------------------
| 품질관리 원칙/대상/기준/조직/절차 |
-----------------------------------------------------------------------------------|
| 계획 | 품질관리 | 구축단계 품질관리 | 적재 | 운영/학습단계 품질관리 |
| 단계 | -------> |---------------------------| -----> |--------------------------|
| 품질 | 계획 | 구축 프로세스 | 구축 데이터 | | 품질오류 | 데이터품질진단 |
| 관리 | | 품질관리 | 품질관리 | | 신고관리 | 개선관리 |
------------------------------------------------------------------------------------
| 품질관리 도구 및 지원 인프라 |
------------------------------------------------------------------------------------

인공지능 학습용 데이터 품질관리 범위

구분범위활동
구축 프로세스 품질 관리데이터 획득/수립/정제/가공 과정 원하는 수준의 품질 보장 활동 수행데이터 품질관리 관점 구축 과정 모니터링
구축 데이터 품질관리원시/원천/라벨링 데이터 등 품질 검사, 오류 개선 활동 수행구축 사업 중 생성 데이터 자체 품질 조치
개방 데이터 품질관리AI Hub 적재 데이터 대상 학습용 데이터셋 품질 향상 활동 수행개방 데이터 품질 개선의견 수용

인공지능 학습용 데이터 품질관리 지표

구분지표내용
구축 공정준비성기본 정책, 규정, 조직, 절차 마련 여부
데이터 적합성기준 적합성데이터의 학습용도 적합성, 다양성, 충분성
데이터 정확성의미 정확성데이터 참값 확인을 위한 정확도, 정밀도, 재현율 등 측정
학습 모델알고리즘 적정성인공지능 학습 알고리즘의 유효성 측정

인공지능 학습용 데이터 품질관리 고려사항

  • 데이터의 수집과 활용 단계에서 개인정보 보호 및 법적 규정 준수 필요

참조

튜링테스트

· 2 min read

튜링테스트 개념

  • 인공지능의 수준을 평가하기 위해 인간과 인공지능의 사고능력을 비교하는 블라인드 테스트
  • 자연어 처리기술 발전, 기계와 인간 구분의 모호성, AI활용 서비스 증가

튜링테스트 구성도, 구성요소, 활용사례

튜링테스트 구성도

튜링테스트 구성요소

구분내용비고
심판AI와 인간을 구별하는 역할익명 대화
AI인간처럼 행동하는 인공지능언어모델 등
인간별도 공간에서 질의응답대조군 역할

튜링테스트 활용사례

구분사례비고
챗봇 개발고객지원 및 서비스 챗봇으리 자연스러운 대화능력 평가사용자 만족도 평가 활용
AI 어시스턴트Siri 등 가상비서의 대화 성능 측정사용자 경험 개선 기여
AI 연구AI 시스템의 지능 수준 평가AI 발전지표

튜링테스트 고려사항

  • LLM의 발전으로 사람보다 더 뛰어난 답변으로 GPT4o모델을 구별해낼 수 있어 튜링테스트 실패 가능
  • 인공지능 품질속성을 기반으로 새로운 평가체계마련 필요

K-means, DBSCAN 클러스터링

· 3 min read

클러스터링 개념

  • 데이터 포인터들을 여러 군집으로 나누어 각 군집 간 유사성을 최소화, 군집 내 유사성을 최대화하는 비지도학습 알고리즘
  • 데이터 내 잠재적 패턴, 그룹 발견, 군집별 맞춤 전략 수립, 군집별 전처리 및 축소

K-means, DBSCAN 클러스터링 개념, 비교

K-means 클러스터링 개념 및 특징

구분내용
개념데이터셋을 K개의 클러스터로 나눠 각 데이터가 가장 가까운 클러스터 중심에 할당하여 군집화하는 알고리즘
특징초기 중심점 설정 민감, 이상치 민감
-가벼운 시간 복잡도, 구형 클러스터 적합

DBSCAN 클러스터링 개념 및 특징

구분내용
개념밀도가 높은 지역에서 클러스터를 형성하고, 밀도가 낮은 지역은 노이즈로 간주하는 알고리즘
특징클러스터 모양이 불규칙해도 좋은 성능
-입실론 거리와 최소 포인트 수 조정이 성능의 핵심 요소

K-means, DBSCAN 클러스터링 비교

구분K-meansDBSCAN
기반거리기반밀도기반
클러스터 형태구형 클러스터 적합임의 모양 식별 가능
노이즈 처리약함강함
처리 속도빠름느림
초기화초기 중심점 선택 중요덜 민감

클러스터링 고려사항

  • 데이터 크기, 형태, 노이즈에 따라 적절한 알고리즘 선택 필요
  • Dunn Index, Silhouette Coefficient 등의 지표로 클러스터링 결과 평가 후 하이퍼파라미터 조정

DSML, MLOps

· 3 min read

DSML 개념

  • 데이터 사이언스와 머신러닝을 활용하여 데이터에서 가치를 창출하고 예측모델을 구축하는 프로젝트
  • 복잡한 워크플로우, 협업의 어려움, 모델 배포의 어려움, 모델 신뢰성과 지속가능성 문제
  • 효율적인 모델관리, 지속적 통합 배포, 모델 모니터링, 유지보수, 향상된 협업을 위해 MLOps

MLOps 개념도, 구성요소, 적용방안

MLOps 개념도

MLOps 구성요소

구분내용비고
자동화 파이프라인데이터준비, 모델훈련/배포과정 자동화로 효율성 증대개발 및 운영 프로세스
버전 관리모델 리뷰, 변경 관리, 롤백 절차 수립VCS 사용
플랫폼 엔지니어링데이터사이언티스트, 엔지니어, 이해관계자 협업 플랫폼 제공모델 거버넌스 확립

MLOps 성숙단계

레벨단계내용
2최적화ML 파이프라인 오케스트레이션, 모델 추적 관리
1통합ML 파이프라인 자동화, 지속적 모델 훈련
0도입수동 워크플로우로 데이터 사이언티스트와 엔지니어가 별도 작업

MLOps 고려사항

  • ISO25029 AI품질속성에 따라 모델의 품질 검증 절차 자동화 필요

전자정부 UI/UX 설계기준

· 4 min read

전자정부 UI/UX 설계기준 개념

  • 전자정부 웹사이트 구축시 사용자 경험 최적화와 접근성 제고를 위해 표준화된 지침
  • 사용자중심 설계, 접근성 향상, 법적요구사항 준수, 일관성 유지, 유지보수성

전자정부 UI/UX 설계기준 구성도, 구성요소, 적용범위 및 항목

전자정부 UI/UX 설계기준 구성도

  • 원칙을 기반으로 스타일, 컴포넌트, 패턴을 확장하여 설계

전자정부 UI/UX 설계기준 구성요소

구분내용비고
원칙방향성과 설꼐 기준상위원칙, 준수방안
스타일컴포넌트, 패턴을 시각적 일관성을 표현하기 위한 규칙시각적 경험, 규칙 기반
컴포넌트UI의 기본단위로 공통 요소에 대한 가이드특성, 역할, 유형, 용례
기본패턴컴포넌트의 조합으로 사용되는 UI 집합공통 과업 패턴
서비스패턴사용자 여정 기반 UX 설계 가이드필수, 권장, 우수 단계

전자정부 UI/UX 설계기준 적용범위 및 항목

구분적용범위항목
중앙행정기관정부로고, 독자로고 사용 중앙행정기관 어플리케이션공식 배너, 헤더, 푸터
공공기관공공기관 대표 운영 어플리케이션헤더, 푸터
지방자치단체지방자치단게 운영 어플리케이션공식 배너, 헤더, 푸터
  • UI/UX 스타일 가이드와 컴포넌트 패턴 가이드를 모두 준수 필요

전자정부 UI/UX 가이드라인 활용방안

구분내용비고
요구사항 정의프로젝트 초기 요구사항에 설계기준 포함명확한 목표 설정
설계 및 개발설계 기준과 가이드라인 참고 UI/UX 설계, 개발일관된 디자인 보장
테스트품질 점검표 사용 UI/UX 품질 검사오류/개선점 식별
유지보수정기적 UI/UX 평가 및 개선지속적 사용자 만족도유지

빅데이터 플랫폼 아키텍쳐

· 3 min read

빅테이터 플랫폼 아키텍처 개념

  • 빅데이터의 3V(크기, 다양성, 속도) 측면을 효과적으로 처리, 분석하기 위한 시스템 아키텍처

빅데이터 플랫폼 아키텍처 구성도, 구성요소, 적용방안

빅데이터 플랫폼 아키텍처 구성도

빅데이터 플랫폼 아키텍처 구성요소

구분내용비고
데이터수집실시간 데이터 수집Kafka
데이터저장대용량 데이터 저장HDFS, S3, NoSQL DB
데이터처리배치 및 실시간 처리Spark, MapReduce
데이터분석SQL 기반 데이터 분석Hive, Spark SQL
데이터시각화분석 결과 시각화Tableau, Grafana

빅데이터 플랫폼 아키텍처 적용방안

구분내용비고
소셜미디어 분석사용자 행동 패턴 분석실시간 처리
로그 분석시스템 장애 예측, 최적화대용량 처리
금융사기탐지이상거래 탐지, 사기 탐지실시간 처리, AI

빅데이터 플랫폼 아키텍처 고려사항

구분내용비고
확장성데이터 증가에 따른 유연한 대응수평적 확장 고려
성능빠른 데이터 처리 분석 속도실시간 처리 요구사항
보안데이터 접근통제 암호화분석 후 폐기, RBAC
비용효율적 자원 활용, 스케일 다운클라우드 기반 아키텍처

머신러닝 최적화 알고리즘

· 3 min read

머신러닝 최적화 알고리즘

  • 머신러닝 모델 학습과정에서 모델의 오차를 최소화하거나, 정확도를 최대화하기 위해 파라미터를 조정하여 모델 성능을 최적화하는 알고리즘
  • 손실함수를 최소화하여 정확도 향상, 학습 효율화, 과적합 방지

머신러닝 최적화 개념도, 주요 알고리즘, 고려사항

머신러닝 최적화 개념도

머신러닝 최적화 주요 알고리즘

구분내용비고
경사하강법기울기를 사용하여 손실함수 값 최소화하여 파라미터 업데이트보편적 알고리즘
확률적 경사하강법한 개의 데이터 셋을 샘플링하여 파라미터 업데이트학습속도 향상
미니배치 경사하강법적당한 크기의 미니 데이터셋으로 나눠 경사하강법 적용병렬 컴퓨팅
모멘텀 최적화이전 기울기를 사용하여 관성기반 파라미터 업데이트 가속화지역최소값 회피
RMSProp기울기 크기에 따라 학습률을 조정하여 파라미터 최적화효율적, 지속적 학습
Adam모멘텀과 RMSProp 장점 결합 최적화 수행높은 성능

머신러닝 최적화 알고리즘 고려사항

구분내용비고
모델 선택문제 특성에 맞는 모델 선택데이터 크기, 특성
하이퍼파라미터 튜닝학습률, 배치 크기 등 하이퍼파라미터 조정하여 모델 성능 최적화실험적 접근 필요
초기화방법파라미터 초기화는 수렴속도와 성능에 영향을 주므로, 적절한 초기화 전략 선택무작위, Xavier 초기화
정규화L1, L2 정규화를 통한 과적합 방지리지 패널티, 라쏘, 티코노프

강화학습

· 3 min read

강화학습 개념

  • 에이전트가 환경과 상호작용하여 보상을 최대화하는 행동을 학습하는 방법
  • 복잡한 환경에서의 문제 해결, 환경 상호작용, 보상 기반 학습

강화학습 구성도, 주요 알고리즘, 적용방안

강화학습 구성도

  • 상태를 인식하고, 행동을 취하며, 보상을 최대화하는 최적의 정책 학습

강화학습 주요 알고리즘

구분내용비고
Q-Learning가치기반 학습방법, 각 상태-행동 쌍에 대한 가치를 업데이트하여 최적 정책 학습오프라인학습, 단순 문제
SARSA실제 정책을 사용하여 상태-행동 가치함수를 학습하는 시간차 방법온라인 학습
DQN딥러닝을 이용한 Q-Learning, 신경망을 사용하여 Q값을 근사 처리복합한 문제
Policy Gradient보상 기대값을 최대화하는 방향의 정책을 직접 학습연속적 행동 적합
Actor-Critic정책기반과 가치기반 알고리즘 결합, 액터는 정책경사모델로 행동 결정, 크리틱은 Q러닝으로 행동 비평안정성, 효율성

강화학습 적용방안

구분내용비고
게임AI게임 내 최적 전략을 학습하여 사람과 경쟁가능한 AI 개발Starcraft, Dota2
로봇제어로봇 움직임을 강화학습하여 자율적 환경 탐색 및 작업 수행자율주행, 드론제어
금융거래거래 데이터로 강화학습하여 최적의 거래 전략 학습/적용리스크 관리, 포트폴리오 최적화

강화학습 고려사항

  • Exploitation과 Exploration 사이의 적절한 균형을 찾는 알고리즘 선택