처음 만나는 인공지능 (개정판)

인공지능의 물결이 세차게 다가오고 있다. 최근 4차 산업혁명 시대에 접어들면서 인공지능의 중요성이 더욱 커지고 있다. 미국을 비롯한 세계 각국에서 인공지능의 중요성을 강조하며, 인공지능을 차세대의 시장 질서를 주도할 수 있는 핵심 기술로 주목하고 있다.
구글과 마이크로소프트를 비롯한 전 세계의 IT 기업들이 ‘AI First’를 선언했다. 그리고 많은 수의 회사들이 인공지능이란 새로운 시대적 변화의 물결에 발맞추어 인공지능 관련 조직을 신설하고 역량과 자원을 집중하고 있다.
시진핑의 책상에는 인공지능 관련 서적이 여러 권 비치되어 수시로 읽는다고 한다. 미국과 중국 사이의 무역 전쟁도 인공지능을 비롯한 첨단 기술의 첨예한 대결이 핵심적인 요소라고 볼 수 있다.
인공지능 기술은 예상보다 빠르게 성장하고 있다. 이러한 성장의 배경에는 ‘딥러닝’이 있다. 컴퓨터가 빅데이터를 분석하여 특징을 추출하고, 인공지능은 패턴을 인식하여 프로그래밍 과정을 거치지 않고도 다양하게 학습할 수 있다.
인공지능은 많은 영역에서 우리 사회를 변화시키고 있다. 4차 산업혁명의 물결과 함께 지능형 로봇을 비롯하여 많은 산업에 인공지능의 영향력이 커지고 있다. 또 인공지능은 음악, 미술, 법률의 분야뿐만 아니라 인공지능 서비스 등 우리의 일상생활에도 다가오고 있다.

이 책의 특징

인공지능과 관련된 알기 쉬운 설명과 다양한 응용을 포함한 종합적인 안내서에 대한 요구가 커졌으며, 인공지능과 같이 복잡하고 어려운 개념을 누구나 쉽게 이해할 수 있도록 해설한 책의 필요성에 따라 이 책이 기획되었다.
이 책은 다음과 같은 주요 특징들을 가진다.
첫째, 인공지능과 관련된 최신의 지식을 포괄적으로 이해하는데 도움이 되도록 다양한 주제들과 이에 따른 응용들을 서술하였다.
둘째, 각 주제에 대해 쉽게 이해할 수 있도록 가급적 쉽고 간단명료하게 설명하였고, 일상생활에서 만날 수 있는 친근한 예를 많이 활용하였다.
셋째, 시각적인 효과를 통하여 효율적으로 이해할 수 있도록 다양한 컬러 그림, 표 형태로의 요약, 적절한 삽화 등의 멀티미디어 정보를 통해 이해의 효과를 높이도록 하였다.
넷째, ‘가까운 곳에서 인공지능 경험하기’ 코너와 ‘인공지능 실습하기’ 코너를 통해 점차 우리 곁으로 다가오고 있는 인공지능을 경험으로 느낄 수 있도록 하였다.
다섯째, ‘생각하고 토론하기’ 코너에서 인공지능을 좀 더 심도 있게 생각하고 의견을 나눌 수 있도록 하였다.

개정판에서 추가되거나 달라진 부분

첫째, 이전에 다루었던 기술들을 최신의 정보를 바탕으로 업데이트하였다. 새로운 관점에서 전체를 점검하였으며 필요한 내용들을 적절하게 보완하였다. 또 부록의 실습 예제를 보다 편리하게 실습할 수 있도록 각 장마다 ‘인공지능 실습하기’를 조정하여 배치하였다.
둘째, ‘인공지능을 위한 수학과 프로그래밍’이란 장을 신설하여 인공지능 수학과 관련된 주제들을 일목요연하게 요약 정리하였다. 또 이러한 수학이 인공지능 특히 신경망에서 어떤 역할을 하는지도 항목별로 해설하였다.
셋째, 최근 들어 주목받고 있는 인공지능 프로그래밍에 대해 자세하게 요약 정리하였다. 여러 가지 인공지능 프로그래밍의 핵심 내용들을 해설하였으며, 특히 인공지능에서 많이 쓰이는 Python을 다운받는 과정과 사용 예까지 안내하였다

이 책의 내용

제1장에서는 인공지능의 개요와 인공지능의 발달사 등을 탐구한다. 인공지능의 정의, 도전과 한계, 인간의 지능과 인공지능, 시작과 발전, 인간 두뇌 영역에 도전하는 인공지능 등을 살펴본다.
제2장에서는 인공지능 기술과 최근 응용 동향을 알아본다. 인공지능 도우미와 소프트웨어, 인공지능 기술 경쟁과 인공지능 교육, 인공지능의 생활 속의 응용, 타 학문 분야에의 응용, 인공지능과 일자리 문제 등을 알아본다.
제3장에서는 인공지능 연구와 구현을 다룬다. 분류 체계를 비롯하여 연구 분야, 5개의 시스템, 인공지능 테스트, 문제 해결과 코딩, 인공지능과 소프트웨어 등을 살펴본다.
제4장에서는 인공지능을 수준별로 살펴보고 지능의 폭발과 인공지능 윤리 등을 알아본다. 수준별 분류, 알파고, 기술적 특이점, 지능의 폭발, 윤리 강령 등을 다룬다.
제5장에서는 4차 산업혁명을 알아보고 4차 산업혁명 기술과 인공지능의 역할을 살펴본다. 4차 산업혁명, 지능형 로봇, 사물인터넷, 자율자동차와 드론, 미래 기술 등을 다룬다.
제6장에서는 인공지능을 위한 수학과 프로그래밍 주제를 다룬다. 인공지능을 위한 수학적 바탕, 함수, 벡터, 미분, 행렬, 확률, 통계, 회귀직선, 인공지능용 프로그래밍 언어들, Python 다운로드 및 프로그램 실행 예 등을 살펴본다.
제7장에서는 규칙기반 인공지능의 추론 및 전문가 시스템과 인공지능 문제들을 탐구한다. 논리와 추론, 탐색 기법, 알고리즘, 전문가 시스템, 흥미로운 인공지능 문제들을 다룬다.
제8장에서는 머신러닝의 개념을 이해하고 여러 가지 학습 방법과 응용 분야들을 고찰한다. 머신러닝의 개요, 각종 학습 방법, 은닉 마르코프 모델 등을 다룬다.
제9장에서는 인공지능의 주요 영역인 신경망의 개념과 발전 및 응용 분야들을 살펴본다. 신경망의 개요, 초기 신경망, 다층 퍼셉트론, 문자인식과 음성인식 등을 다룬다.
제10장에서는 딥러닝 기반의 심층신경망 활용과 텐서플로 등에 관해 고찰한다. 딥러닝 심층신경망의 종류, 활용과 동향, 하드웨어와 소프트웨어 등을 다룬다.
제11장에서는 인공지능에서 음성, 영상, 자연어 처리 등의 패턴인식 등에 관해 알아본다. 패턴인식의 주요 영역인 음성인식, 영상인식, 자연어 처리 등을 다룬다.
제12장에서는 데이터 사이언스 영역에서의 응용이나 분석과 관련된 다양한 논제들을 탐구한다. 데이터의 수집을 비롯한 단계들, 분석, 빅데이터, 데이터 마이닝 등을 다룬다.

김대수
미국 University of South Carolina, Computer Science, Ph. D.(박사)
미국 University of Mississippi 대학원, Computer Engineering, M. S.(석사)
서울대학교 사대 수학과 및 동 대학원 수료
미국 Intelligent Systems Laboratory, Researcher
한국전자통신연구원(ETRI) 컴퓨터연구단 선임 연구원 역임
한국퍼지 및 지능시스템학회 이사 및 부회장 역임
SCI 국제논문을 비롯한 연구논문 수십 편 발표
International Conference Co-chairman, Program Chairman 등 다수 역임
전 한신대학교 IT대학 컴퓨터공학부 교수, 현재 한신대학교 명예교수
[주요 연구 분야] 인공지능, 신경망, 퍼지, 지능시스템, 로보틱스 등

[저서] 『신경망 이론과 응용(Ⅰ)』, 『신경망 이론과 응용(Ⅱ)』, 『퍼지-뉴럴 특강』, 『오토마타와 계산이론』, 『전산수학』, 『첨단 컴퓨터의 세계』, 『정보화 시대의 컴퓨터 산책』, 『컴퓨터개론』, 『선형대수학 Express』, 『창의수학 콘서트』, 『4차 산업혁명 시대의 이산수학』, 『소프트웨어와 컴퓨팅 사고』(2017년 대한민국학술원 우수학술도서), 『창의공학설계』(2017년 대한민국학술원 우수학술도서), 『처음 만나는 인공지능』(2020년 문화관광부 학술부문 도서) 등 다수

CHAPTER 01 인공지능 개요와 발달사
1.1 인공지능이란 무엇인가?
1.2 인공지능의 도전과 한계
1.3 인간 두뇌 능력의 근원
1.4 인간의 지능과 인공지능
1.5 인공지능의 시작과 발전
1.6 인간 두뇌 영역에 도전하는 인공지능
 가까운 곳에서 인공지능 경험하기
 생각하고 토론하기
 인공지능 실습하기
 참고문헌
 연습문제

CHAPTER 02 인공지능 기술과 최근 응용 동향
2.1 인공지능의 도우미와 소프트웨어 공개 동향
2.2 인공지능 기술 경쟁과 인공지능 교육
2.3 인공지능의 생활 속의 다양한 응용
2.4 인공지능의 타 학문 분야에의 응용
2.5 인공지능과 일자리 문제
 가까운 곳에서 인공지능 경험하기
 생각하고 토론하기
 인공지능 실습하기
 참고문헌
 연습문제

CHAPTER 03 인공지능 연구와 구현
3.1 인공지능의 분류 체계
3.2 인공지능의 연구 분야
3.3 인공지능의 시대별 연구 요약
3.4 세계가 깜짝 놀란 5개의 인공지능 시스템
3.5 앨런 튜링과 인공지능 테스트
3.6 인공지능에서의 문제 해결과 코딩
3.7 인공지능과 소프트웨어
 가까운 곳에서 인공지능 경험하기
 생각하고 토론하기
 인공지능 실습하기
 참고문헌
 연습문제

CHAPTER 04 인공지능의 미래와 윤리
4.1 인공지능의 수준별 분류
4.2 약한 인공지능의 선두주자 알파고
4.3 인공지능의 미래와 기술적 특이점
4.4 슈퍼 인공지능 시대의 도래와 지능의 폭발
4.5 인공지능 윤리 강령
 가까운 곳에서 인공지능 경험하기
 생각하고 토론하기
 인공지능 실습하기
 참고문헌
 연습문제

CHAPTER 05 인공지능과 4차 산업혁명
5.1 4차 산업혁명의 시작
5.2 인공지능과 4차 산업혁명
5.3 지능형 로봇과 인공지능
5.4 사물인터넷
5.5 자율자동차와 드론
5.6 4차 산업혁명의 미래 기술
 가까운 곳에서 인공지능 경험하기
 생각하고 토론하기
 인공지능 실습하기
 참고문헌
 연습문제

CHAPTER 06 인공지능을 위한 수학과 프로그래밍
6.1 인공지능을 위한 수학적 바탕
6.2 인공지능과 함수
6.3 미분과 델타 규칙
6.4 벡터의 개념과 표현
6.5 행렬과 행렬의 연산
6.6 확률, 통계, 회귀직선
6.7 인공지능용 프로그래밍 언어들
6.8 Python 다운로드 및 프로그램 실행 예
 가까운 곳에서 인공지능 경험하기
 생각하고 토론하기
 인공지능 실습하기
 참고문헌
 연습문제

CHAPTER 07 규칙기반 인공지능
7.1 인공지능에 쓰이는 논리와 추론
7.2 인공지능에서의 탐색 기법
7.3 인공지능과 알고리즘
7.4 규칙기반 전문가 시스템
7.5 인공지능과 관련된 흥미로운 문제들
 가까운 곳에서 인공지능 경험하기
 생각하고 토론하기
 인공지능 실습하기
 참고문헌
 연습문제

CHAPTER 08 머신러닝의 학습과 분류
8.1 머신러닝의 개요
8.2 머신러닝의 학습 방법
8.3 머신러닝의 비지도 학습
8.4 강화 학습
8.5 베이지안 네트워크와 은닉 마르코프 모델
 가까운 곳에서 인공지능 경험하기
 생각하고 토론하기
 인공지능 실습하기
 참고문헌
 연습문제

CHAPTER 09 신경망 개념과 응용
9.1 신경망의 개요
9.2 초기의 신경망
9.3 다층 퍼셉트론
9.4 신경망을 이용한 문자인식과 음성인식
 생각하고 토론하기
 인공지능 실습하기
 참고문헌
 연습문제

CHAPTER 10 딥러닝 기반의 심층신경망과 활용
10.1 딥러닝과 심층신경망
10.2 딥러닝 심층신경망의 종류
10.3 딥러닝의 활용과 동향
10.4 딥러닝을 지원하는 하드웨어
10.5 머신러닝과 딥러닝을 지원하는 소프트웨어들
 생각하고 토론하기
 인공지능 실습하기
 참고문헌
 연습문제

CHAPTER 11 인공지능의 패턴인식
11.1 인공지능에서의 패턴인식
11.2 21세기의 황금어장 음성인식 기술
11.3 신경망과 딥러닝을 이용한 영상인식
11.4 인공지능의 자연어 처리
 생각하고 토론하기
 인공지능 실습하기
 참고문헌
 연습문제

CHAPTER 12 인공지능과 데이터 사이언스
12.1 데이터 사이언스 개요
12.2 데이터의 수집, 관리, 분석, 보고
12.3 데이터 분석 단계 - 분류와 클러스터링
12.4 빅데이터
12.5 데이터 마이닝과 데이터 사이언스의 미래
 생각하고 토론하기
 인공지능 실습하기
 참고문헌
 연습문제