머신 러닝의 관계에 관해 기초적인 개념을 정립할 수 있도록 돕는 책이다. 지도 학습, 비지도 학습, 강화 학습에 이르기까지 머신 러닝에서 주로 사용되는 기법 대부분을 비교해 설명하며, 이에 관해 파이썬의 scikit-learn 패키지를 사용한 예제를 직접 수행해 볼 수 있다. 특히 잘 정립되고 간결한 설명은 모든 머신 러닝 기법의 기본 개념을 다시 한 번 확고히 이해하는 데 많은 도움을 줄 것이다. 또한 모든 예제를 파이썬 scikit-learn을 사용해 제공하기 때문에 코드를 직접 수행해 가면서 책을 읽을 수 있다.

■ 편향과 분산 등의 기본 개념
■ 범주형 변수, 텍스트, 이미지 등에서 특징 추출
■ 선형 회귀와 k-최근접 이웃을 사용한 연속 변수 예측
■ 로지스틱 회귀와 서포트 벡터 머신을 이용한 문서와 이미지 분류
■ 배깅과 부스팅 기법을 활용한 예측기의 앙상블 구축
■ K-평균 군집화를 사용한 데이터 내 숨겨진 구조의 발견
■ 보편적으로 사용되는 머신 러닝 시스템의 성능 평가

보편적인 머신 러닝 알고리즘의 작동법을 이해하고 어떻게 활용할 것인지에 대한 직관을 얻는 데 도움을 주기 위한 책이다. 또한 이 책은 scikit-learn API를 배우고자 하는 데이터 과학자에게도 유용하다. 책을 읽을 때 머신 러닝의 기초 지식이나 파이썬 지식이 있으면 도움이 되겠지만 반드시 있어야만 하는 것은 아니다.

1장, '머신 러닝 기초'에서는 머신 러닝을 경험으로부터 학습해 성능을 개선하는 프로그램을 연구하고 디자인하는 것이라 정의한다. 이는 책 전반에 걸쳐 가이드 역할을 한다. 각 장에서 머신 러닝 모델을 살펴보고 과제에 직접 응용하며, 그 성능을 평가해본다.
2장, '단순 선형 회귀'에서는 단일 특징과 연속 반응 변수 사이의 관계를 설정하는 모델을 알아본다. 비용 함수에 대해 배우며 모델을 최적화하기 위해 정규 방정식을 사용한다.
3장, 'K-최근접 이웃을 이용한 분류와 회귀'에서는 분류와 회귀 과제를 위한 간단한 비선형 모델을 소개한다.
4장, '특징 추출'에서는 텍스트, 이미지, 범주형 변수를 머신 러닝에서 사용할 수 있는 특징으로 표현하는 방법을 알아본다.
5장, '단순 선형 회귀'에서 다중 선형 회귀까지'에서는 연속 반응 변수에 회귀하는 단순 선형 회귀를 확장해 여러 개의 특징을 처리할 수 있게 일반화하는 방법을 알려준다.
6장, '선형 회귀부터 로지스틱 회귀까지'에서는 다중 선형 회귀를 더 일반화하고 이진 분류 과제를 위한 모델을 소개한다.
7장. '나이브 베이즈'에서는 베이즈 정리와 나이브 베이즈 계열의 분류기를 소개하고 생성 모델과 판별 모델을 서로 비교해본다.
8장, '의사결정 트리를 이용한 비선형 분류와 회귀'에서는 분류와 회귀 과제에 사용할 수 있는 간단한 비선형 모델인 의사결정 트리를 소개한다.
9장, '의사결정 트리에서 랜덤 포레스트와 앙상블 기법까지'에서는 모델을 병합하는 세 가지 방법인 배깅, 부스팅, 스태킹에 대해 알아본다.
10장, '퍼셉트론'에서는 이진 분류를 위한 간단한 온라인 모델을 소개한다.
11장, '퍼셉트론에서 서포트 벡터 머신까지'에서는 분류와 회귀를 위한 강력한 판별 모델인 서포트 벡터 머신을 소개하고, 특징을 고차원 공간으로 효과적으로 사상할 수 있는 기법을 설명한다.
12장, '퍼셉트론에서 인공 신경망까지'에서는 인공 신경망으로 구축된 분류와 회귀를 위한 강력한 비선형 모델을 소개한다.
13장, 'K-평균'에서는 레이블이 붙어있지 않은 데이터 내의 구조를 발견하는 데 사용되는 알고리즘을 알아본다.
14장, '주성분 분석을 이용한 차원 축소'에서는 차원의 저주(curse of dimensionality)를 완화할 수 있는 차원 축소 기법을 설명한다.

최근 몇 년 사이에 상상만 하던 것들이 머신 러닝으로 하나씩 실현되고 있다. 이 기법은 실로 다양한 응용 분야를 만들어냈다. 스팸 차단 같은 응용은 너무나 성공적이어서 이제는 어디서나 볼 수 있는 일상처럼 돼 버렸다. 다른 많은 분야도 최근 들어 연구가 활발하며, 머신 러닝의 미래를 보여준다.
이 책에서는 몇 가지 머신 러닝 모델과 학습 알고리즘을 자세히 알아본다. 머신 러닝이 보편적으로 응용되고 있는 분야에 대해 살펴보고 머신 러닝 시스템의 성능을 평가하는 척도를 설명한다. 이를 위해 scikit-learn이라 불리는 유명한 파이썬 언어의 라이브러리를 사용해 과제를 해결한다. scikit-learn은 직관적이고 다양한 API로, 여러 최신 머신 러닝 알고리즘을 구현해 놓은 집합체이다.

개빈 해클링(Gavin Hackeling)

데이터 과학자다. 자동 음성 인식, 문서 분류, 물체 인식, 의미 세분화 등의 다양한 머신 러닝 분야에서 일한다. 노스캐롤라이나 대학과 뉴욕 대학을 졸업했고 부인, 고양이와 함께 브루클린에서 살고 있다.

이 책은 머신 러닝의 광범위한 기법을 대부분 소개하면서도 세련되고 효과적인 설명을 통해 손쉽게 개념을 정립할 수 있도록 해준다. 여러 기법을 나열 위주로 열거만 하고 상호 간의 연관성이나 기법 자체의 핵심 개념을 제대로 설명하지 못하고 있는 시중의 여러 서적과 달리, 이 책에서는 아주 잘 짜인 구성과 잘 정리된 개념 설명을 볼 수 있다.
특히 개념 설명을 위해 파이썬의 Scikit-learn을 사용하고 있어, 개념을 이해하기에도 용이할 뿐더러 활용 측면에서도 유연한 측면이 있다. 머신 러닝을 이제 막 공부하는 사람들은 물론, 여러 개념을 간단명료하게 정리하고 싶은 중급 이상의 개발자들에게도 좋은 가이드라인을 줄 수 있다.

이병욱

㈜크라스랩 대표이사이자 서울과학종합대학원 디지털금융 MBA 주임교수를 맡고 있다. 한국과학기술원 KAIST 전산학과 계산 이론 연구실에서 학위를 취득했으며 공학을 전공한 금융 전문가로, 세계 최초의 핸드헬드-PC(Handheld-PC) 개발에 참여해 한글 윈도우 CE 1.0과 2.0을 미국 마이크로소프트 본사에서 공동 개발했다. 1999년에는 국내 최초 전 보험사 보험료 실시간 비교 서비스를 제공하는 ㈜보험넷을 창업해 업계에 큰 반향을 불러일으켰다. 이후 삼성생명을 비롯한 생명 보험사 및 손해 보험사에서 CMO(마케팅 총괄 상무), CSMO(영업 및 마케팅 총괄 전무) 등을 역임하면서 혁신적인 상품과 서비스를 개발, 총괄했다. 세계 최초로 파생상품인 ELS를 기초 자산으로 한 변액 보험을 개발해 단일 보험 상품으로 5천억 원 이상 판매되는 돌풍을 일으켰고, 매일 분산 투자하는 일 분산 투자(daily Averaging) 변액 보험을 세계 최초로 개발해 상품 판매 독점권을 획득했다. 최근에는 머신러닝 기반의 금융 분석과 블록체인에 관련된 다양한 활동을 하고 있으며, 과학기술정보통신부 우정사업본부 정보센터의 네트워크 & 블록체인 자문위원을 맡고 있다. 저서로는 『비트코인과 블록체인, 가상자산의 실체 2/e』(에이콘, 2020)과 대한민국학술원이 2019 교육부 우수학술도서로 선정한 『블록체인 해설서』(에이콘, 2019)가 있다.