이 책은 저자 데일 레인의 두 아이가 인공지능을 쉽고 재미있게 익힐 수 있도록 ‘Machine Learning for Kids’ 학습 사이트를 개발해 직접 다양한 프로젝트를 해보며 쉽게 인공지능 개념과 원리를 익힐 수 있는 스크래치 기반 인공지능 프로그래밍 기법을 소개한다.

또한 이미지 인식부터 텍스트 분석까지 다양한 분야에 활용할 수 있는 인공지능 기술을 소개하며 이에 따른 윤리적인 문제와 부작용까지 광범위한 인공지능 관련 주제까지 설명한다. 인공지능에 입문하려는 초보자는 다양한 프로젝트를 수행하면서 스크래치 기반 인공지능 프로그래밍을 익힐 수 있을 것이다. 코딩 교육을 받는 초중고 학생들부터 인공지능 코딩에 입문하려는 성인에게 충실한 수업 보조 교재 역할을 할 수 있을 것으로 기대한다.

[목 차]

1장. 인공지능이란?



__코딩

__머신러닝

__인공지능

__신경망과 딥러닝

__1장에서 배운 내용





2장. 어린이를 위한 머신러닝 소개



__로그인하기

__새로운 머신러닝 프로젝트 만들기

__머신러닝 프로젝트의 단계

____훈련

____학습 & 평가

____만들기

__계정 만들기

__2장에서 배운 내용





3장. 동물 사진 분류하기



__프로젝트 만들기

____모델 훈련시키기

____프로젝트 준비하기

____모델 평가하기

__프로젝트 검토 및 개선

__3장에서 배운 내용





4장. 컴퓨터와 가위바위보하기



__프로젝트 만들기

____모델 훈련시키기

____가위바위보 게임 준비하기

____게임 평가하기

__프로젝트 검토 및 개선

__4장에서 배운 내용





5장. 영화 포스터 인식하기



__프로젝트 만들기

____모델 훈련시키기

____프로젝트 준비하기

____모델 평가하기

__프로젝트 검토 및 개선

__5장에서 배운 내용





6장. 메일 분류하기



__프로젝트 만들기

____모델 훈련시키기

____프로젝트 준비하기

____프로젝트 평가하기

__프로젝트 검토 및 개선

__6장에서 배운 내용





7장. 컴퓨터 칭찬하기



__프로젝트 만들기

____게임 준비하기

____머신러닝 없이 게임 코드 작성하기

____모델 훈련시키기

____머신러닝으로 게임 코드 작성하기

____게임 평가하기

__프로젝트 검토 및 개선

____타이핑 대신 음성으로 입력하기

____칭찬과 비난이 아닌 음성 인식하기

____실수를 통해 학습하기

__7장에서 배운 내용





8장. 신문 기사 인식하기



__프로젝트 만들기

____모델 훈련시키기

____프로젝트 준비하기

__프로젝트 검토 및 개선

____성능 측정: 정확도

____성능 측정: 혼동 행렬

____성능 측정: 정밀도와 재현율

____머신러닝 모델 개선하기

__8장에서 배운 내용





9장. 그림에서 대상 찾기



__프로젝트 만들기

____모델 훈련시키기

____프로젝트 준비하기

____모델 평가하기

__프로젝트 검토 및 개선

__복잡한 이미지 인식 시스템의 실제 응용

__9장에서 배운 내용





10장. 스마트 비서



__프로젝트 만들기

____머신러닝 없이 프로젝트 코드 작성하기

____모델 훈련시키기

____머신러닝으로 코딩하기

____프로젝트 평가하기

__프로젝트 검토 및 개선

____모델의 신뢰도 점수 사용하기

____글자 입력 대신 음성 입력 사용하기

____Collecting Training Data

__10장에서 배운 내용





11장. 챗봇



__프로젝트 만들기

____캐릭터 준비하기

____모델 훈련시키기

____프로젝트 준비하기

____프로젝트 평가하기

__프로젝트 검토 및 개선

____사용자가 실수를 보고할 때 대응하기와 기록하기

____사용자가 만족하지 않을 때를 인식하기

____머신러닝 모델이 확신할 수 있을 때만 대답하기

__머신러닝과 윤리

__11장에서 배운 내용





12장. 괴물 피하기



__프로젝트 만들기

____게임의 상태 설명하기

____모델 훈련시키기

____게임 평가하기

__프로젝트 검토 및 개선

__12장에서 배운 내용





13장. 틱택토 게임



__프로젝트 만들기

____게임 준비하기

____모델 훈련시키기

____게임 평가하기

__프로젝트 검토 및 개선

__13장에서 배운 내용





14장. 컴퓨터를 혼란하게 만들기



__프로젝트 만들기

____모델 훈련시키기

____프로젝트 준비하기

____프로젝트 평가하기

__프로젝트 검토 및 개선

__14장에서 배운 내용





15장. 컴퓨터를 편향에 빠뜨리기



__프로젝트 만들기

____모델 훈련시키기

____프로젝트 준비하기

____프로젝트 평가하기

____편향에 빠뜨리기

____편향된 프로젝트 평가하기

__프로젝트 검토

__편향 사례

__인공지능과 윤리

__15장에서 배운 내용

다음의 주제를 포함하는 13가지의 재미있는 게임과 앱을 머신러닝 모델로 만들어본다.

◆ 손 모양을 인식하는 가위바위보 게임

◆ 칭찬과 흉에 반응하는 컴퓨터 캐릭터

◆ 시리나 알렉사와 같이 상호작용하는 가상 비서

◆ 영화 추천 앱

◆ 팩맨 게임의 인공지능 버전





◈ 이 책의 대상 독자 ◈



초등학교, 중학교 학생들은 개정된 교육과정에 대응하고 가상현실, 로봇, 인공지능, 빅데이터, 머신러닝 등의 4차 산업혁명을 대표하는 신기술을 미리 준비할 필요가 있다.

이 책은 초등학교, 중학교 학생들이 인공지능, 머신러닝을 쉽게 이해하고 활용할 수 있도록 다양한 예제들과 전문 교육코딩 프로그램을 통해 스스로 코딩할 수 있도록 구성됐으며, 인공지능, 머신러닝, 코딩에 관심이 많은 학생에게 좋은 교재가 되길 기대한다.





◈ 이 책의 구성 ◈



1장, ‘인공지능이란?’에서는 인공지능과 머신러닝을 자세히 알아보고, 실습할 프로젝트에 전통적인 프로그래밍을이 아닌 머신러닝을 사용하는 이유를 살펴본다.

2장, ‘어린이를 위한 머신러닝 소개’에서는 머신러닝 프로젝트를 만들기 위해 이 책의 나머지 부분에서 사용할 도구에 대해 배운다. 이 책의 나머지 부분에서는 머신러닝 시스템이 인식하도록 학습하는 데 필요한 여러 내용을 다룬다.

3장, ‘동물 사진 분류하기’에서는 이미지 인식을 알아본다. 컴퓨터가 사진의 객체를 인식하도록 컴퓨터를 훈련해 동물 사진을 자동으로 분류하도록 만든다.

4장, ‘컴퓨터와 가위바위보하기’에서는 웹캠을 사용해 머신러닝 시스템이 다양한 손 모양을 인식하도록 훈련해 컴퓨터와 가위바위보 게임을 한다.

5장, ‘영화 포스트 인식하기’에서는 컴퓨터가 사진에서 객체뿐만 아니라 예술적 표현을 인식하도록 훈련하는 방법을 다룬다. 표지로 책을 판단할 수 있도록 컴퓨터를 훈련시킨다. 과연 컴퓨터는 창의력을 배울 수 있을까?

6장, ‘메일 분류하기’에서는 컴퓨터가 글씨를 인식하도록 훈련하는 방법을 다룬다. 그리고 편지 봉투를 분류하기 위해 손글씨를 인식하는 간단한 시스템을 만든다.

7장, ‘컴퓨터 칭찬하기’에서는 컴퓨터가 글의 어조를 인식하도록 훈련하는 방법을 알아본다. 컴퓨터가 칭찬과 비난을 인식하고, 이에 반응하도록 컴퓨터 게임 캐릭터를 훈련한다.

8장, ‘신문 기사 인식하기’에서는 어떤 신문사의 기사인지 예측하기 위해 여러 글쓰기 스타일을 인식하도록 훈련하는 방법을 살펴본다. 또한 머신러닝 시스템이 얼마나 좋은지 측정하는 방법도 알아본다.

9장, ‘그림에서 대상 찾기’에서는 앞에서 수행했던 프로젝트를 기반으로 컴퓨터가 그림에서 작은 물체를 찾도록 훈련하는 방법을 다룬다. 이 기술을 인공위성 사진을 가공하거나 자율주행 자동차를 훈련하는 것과 같이 실제 생활에 적용하는 방법을 설명한다.

10장, ‘스마트 비서’에서는 컴퓨터가 텍스트의 의미를 인식하도록 훈련하는 방법과 이 기술을 스마트 비서 프로그래밍에 사용하는 방법을 배운다. 여러 기기를 켜거나 끄는 명령을 이해할 수 있는 간단한 비서도 만들어본다.

11장, ‘챗봇’에서는 챗봇이 무엇인지 알아보고 텍스트의 의미를 인식하는 컴퓨터를 사용해 질의응답 시스템을 구축하는 방법도 배운다.

12장, ‘괴물 피하기’에서는 인공지능 기술 개발에 컴퓨터 게임을 사용하는 방법을 설명한다. 머신러닝 시스템을 훈련해 간단한 버전의 팩맨 게임을 해본다.

13장, ‘틱택토 게임’에서는 컴퓨터 게임과 인공지능의 또 다른 예로 컴퓨터가 틱택토(Tic Tac Toe) 게임을 하도록 훈련한다.

14장, ‘컴퓨터를 혼란하게 만들기’에서는 인공지능 시스템이 실수하도록 혼란에 빠뜨려 머신러닝 프로젝트가 어떻게 잘못될 수 있는지 직접 확인해본다. 이 과정에서 발생하는 문제와, 문제를 방지하기 위해 취할 수 있는 조치를 알아본다.

15장, ‘컴퓨터를 편향에 빠뜨리기’에서는 사람들이 머신러닝 프로젝트의 결과에 고의로 영향을 미치는 방법과 이런 문제로 인해 발생하는 인공지능 윤리를 알아본다.





◈ 지은이의 말 ◈



인공지능과 머신러닝 시스템은 우리 모두에게 영향을 미친다. 많은 사람이 매일 인공지능 시스템을 사용한다. 인공지능은 우리가 읽고 듣는 뉴스와 기업 및 정부가 내리는 결정, 사거나 보거나 들으려 하는 것들에 영향을 미친다. 심지어 인공지능은 우리가 구하려는 직업과 사는 곳까지 영향을 미칠 수 있다.

AI 기술을 배우는 가장 좋은 방법은 인공지능을 사용하는 제품을 만들어보는 것이다. 이 책을 통해 여러분은 이를 실습하며, AI 프로젝트를 수행하면서 인공지능 기술이 어떻게 동작하는지 그리고 어떤 능력을 갖는지 배울 것이다. 또한 일이 어떻게 잘못될 수 있는지 스스로 알 수 있기에 인공지능을 사용하는 데 수반되는 위험을 알 수 있는 좋은 기회이기도 하다.

현재 AI를 사용하는 방식을 따라 자신만의 AI 프로젝트를 수행해보면 AI 시스템이 우리 모두에게 어떤 영향을 미칠지 알 수 있을 것이다. 일상적인 AI 애플리케이션을 만드는 방법을 배우면 여러분 주위의 AI 시스템과 애플리케이션을 이해할 수 있을 것이다. 즉, 우리 주변의 세상에서 어떻게 작동하는지 더 잘 알 수 있다.

AI 시스템은 뉴스에 자주 나오지만 관련 기술에 관한 기본적인 지식이 없다면 무슨 말인지 이해하기 어렵다. 이 책의 프로젝트는 여러분이 AI 시스템을 사용하고 제어하고, 규제할 수 있는 방법을 다룬다.

마지막으로 책에서 다루는 프로젝트는 재미있을 것이다! 머신러닝은 우리가 할 수 없는 것을 만들 수 있게 해주는 매혹적인 기술 분야다. 이전에는 몰랐던 것을 만들고, 그 과정에서 새로운 기술과 도구 사용법을 배우며 즐기길 바란다.

◈ 옮긴이의 말 ◈



애플 창업자인 스티브 잡스는 코딩(컴퓨터 프로그래밍)을 필수적으로 배워야 한다고 말했다. 컴퓨터와 소프트웨어를 중심으로 사회가 변화하면서 어려서부터 생각하는 방법을 프로그래밍처럼 논리적으로 갖춰야 한다는 것으로 볼 수 있다. 또한 세계 경제포럼도 4차 산업혁명에 필요한 기술 10가지 중 첫 번째 기술을 ‘복잡한 문제 해결 기술’을 선정하고 이를 위해 ‘컴퓨팅 사고력이 필요하다’라고 했다.

특히 코로나 바이러스의 대유행으로 인해 갑작스레 비대면 시대로 접어들면서 빅데이터에 기반한 인공지능 기술이 주목을 받고 있다. 산업 연구원의 「기업의 AI 도입 및 활용 확대를 위한 정책과제」 보고서에 따르면 많은 기업이 인공지능 기술 도입에 있어 가장 큰 어려움은 적합한 기술을 보유한 인력 고용이라고 꼽았으며, 소프트웨어·모델 개발 분야의 전문 인력 양성이 필요하다고 강조했다.

이에 맞춰 우리나라 정부도 인재 양성을 위해 2019년부터 초등학교 5~6학년의 코딩 교육을 의무화해 학생들은 문제 해결 방법과 간단한 알고리듬을 프로그래밍하는 방법을 배우고 있다. 미국 등 코딩 교육을 일찍 시작한 선진국에서는 재미있게 프로그래밍을 배울 수 있도록 MIT 미디어랩에 개발한 교육용 프로그래밍 언어인 스크래치와 같은 소프트웨어로 어렵지 않게 프로그래밍 기법을 익힐 수 있도록 교육한다. 또한 인공지능의 개념과 원리를 바탕으로 활용 방안을 교육하는 방향으로 확장하기 위해 학습 사이트를 개발해 교육에 활용하고 있다. 특히 영국 초중고에서는 IBM의 인공지능 왓슨을 기반으로 만들어진 ‘Machine Learning for Kids’ 학습 사이트를 활용하고 있다.

이 책을 통해 인공지능에 입문하려는 초보자는 다양한 프로젝트를 수행하면서 스크래치 기반 인공지능 프로그래밍을 익힐 수 있을 것이다. 코딩 교육을 받는 초중고 학생들부터 인공지능 코딩에 입문하려는 성인에게 충실한 수업 보조 교재 역할을 할 수 있을 것으로 기대한다.

장기식



4차 산업혁명으로 진화하면서, 우리의 생활 모습을 비롯한 미래의 유망 직종들이 변화하고 있으며, 인공지능이 발전함으로써 인간이 책임져야 했던 상당 부분을 인공지능이 대체할 수 있게 됐다. 이에 교육부는 2015년 개정 교육과정을 통해 초등학교 5~6학년 학생들은 연간 17시간, 중학교는 34시간 이상의 코딩 교육을 의무화했다. 초등학교, 중학교 학생들은 개정된 교육과정에 대응하고 가상현실, 로봇, 인공지능, 빅데이터, 머신러닝 등의 4차 산업혁명을 대표하는 신기술을 미리 준비할 필요가 있다.



김정선



최근 몇 년간 다양한 분야에서 머신러닝을 활용한 사용자 지원 및 업무 프로세스 자동화에 관한 사례들이 나오고 있지만, 여전히 현장에서는 머신러닝에 대한 기본적인 개념조차 버거워하는 실무자들이 많다. 특히 데이터 분석에 활용되는 R, Python 등의 Tool 사용법을 배우다가 정작 머신러닝의 근본적인 개념은 놓치고 넘어가는 경우가 많은데 그런 면에서 이 책은 간단하고 쉽게 활용할 수 있는 전문 교육 코딩 프로그램을 통해 그런 제약을 쉽게 극복하고 머신러닝과 데이터 그 자체에 집중할 수 있도록 다양한 구현 예제들 위주로 구성돼 아이들뿐만 아니라 머신러닝의 개념과 활용을 주제로 공부하려는 성인에게도 아주 적합한 입문 교재의 역할을 할 수 있을 것으로 기대한다.

한택룡

옮긴이 장기식

경희대학교에서 대수학을 전공했으며, 고려대학교 정보보호대학원에서 박사 학위를 취득했다. 이후 약 10년간 경찰청 사이버안전국 디지털포렌식센터에서 디지털포렌식 업무를 담당했다. 경찰대학 치안정책연구소에서 데이터 분석을 접한 이후 데이터 분석을 기반으로 한 머신러닝 기술을 연구했으며, 이 경험을 바탕으로 현재 아이브스 CTO 및 AI LAB 연구소장으로 딥러닝 기반 영상 및 음향·음성 보안 솔루션과 데이터 분석 플랫폼 개발 및 연구를 책임지고 있다. 번역서로는 『보안을 위한 효율적인 방법 PKI』(인포북, 2003)와 『EnCase 컴퓨터 포렌식』(에이콘, 2015), 『인텔리전스 기반 사고 대응』 (에이콘, 2019), 『적대적 머신러닝』(에이콘, 2020), 『사이버 보안을 위한 머신러닝 쿡북』(에이콘, 2021), 『양자 암호 시스템의 시작』(에이콘, 2021)이 있다.



옮긴이 김정선

유안타증권(舊 동양증권) 정보보호본부에서 CISO, CPO, 신용정보관리보호를 맡고 있다. 외환선물, ING생명, 유안타증권에서 국내 주식/파생 주문/결제 프로그램을 개발했다. 2012년부터 유안타증권 정보보호, 개인(신용)정보보호 실무 업무 후 2022년부터 CISO 직책을 수행하고 있다. 2013년 증권업 최초 이상금융거래탐지시스템(FDS) 개발해 약 20억 원의 고객자산을 보이스피싱과 해킹으로부터 보호했다. 제7회 금융정보보호공모전 장려상과 2016년 유안타증권 공로상, 2021년 금융정보보호협의회 의장상을 수상했으며, 2020년 금융보안원의 전자금융보안 온라인 교육 과정을 개발했다. 현재는 준법/금융소비자보호/감사와 더불어 4선 내부통제 체계에 인공지능을 적용할 방법을 고민하고 있다.



옮긴이 한택룡

현대해상 디지털혁신파트의 부장이다. 고려대학교에서 정보보호학으로 석사학위를 취득했고 LG CNS, ING생명, 하나생명 등을 거쳐 IT기획 및 정보보호업무를 수행했다. 현재는 전사 데이터 분석 교육 및 머신러닝을 이용한 보험 업무 프로세스 효율화와 의사결정 시스템 구축에 관심을 두고 연구하고 있다.