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SESSION 40 · Part 8 AI 이해와 활용

머신러닝의
원리

데이터에서 규칙을 찾는 법 — 지도·비지도·강화학습과 과적합

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💭

머신러닝
이해해야 할까?

AI라고 부르는 거의 모든 것이 머신러닝이다.
ChatGPT도, 추천 알고리즘도, 자율주행도 — 결국 "데이터로부터 학습".

원리를 알면 왜 AI가 틀리는지,
어떻게 해야 잘 학습하는지 보인다.

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🎯

이 세션에서
배우는 것

📊
학습의 본질
"데이터로 규칙을 찾는다"는 머신러닝의 핵심 개념을 설명할 수 있다
🎓
3가지 학습
지도·비지도·강화학습의 차이를 구분한다
⚠️
과적합 이해
과적합이 무엇이고 왜 위험한지 안다
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📊

머신러닝 =
데이터 + 규칙 학습

전통 프로그래밍과의 결정적 차이를 보자.

📜 전통 프로그래밍
사람이 규칙을 직접 코딩
"고양이는 귀가 뾰족하고 수염이 있고…"
예외 상황마다 새 규칙 추가
복잡한 문제에 한계
🤖 머신러닝
데이터 + 정답을 보여주면
모델이 스스로 패턴 발견
새 데이터 추가하면 자동 개선
사람이 못 찾는 패턴까지 학습
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🔄

학습은 이렇게 진행된다

모든 머신러닝 모델이 거치는 기본 흐름.

📥 데이터
수집
🧹 전처리
(정리)
🎓 모델
학습
🧪 평가
🚀 활용
(예측)

핵심: 데이터의 품질이 모델 품질의 90%를 결정한다 — "쓰레기를 넣으면 쓰레기가 나온다"

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🎓

머신러닝의
3가지 학습 방식

"어떤 데이터로 가르치느냐"에 따라 세 갈래로 나뉜다.

📋
지도학습
정답이 있는 데이터로 학습.
사진 + "고양이" 라벨 → 새 사진 분류
🔍
비지도학습
정답 없이 패턴 발견.
고객 데이터 → 자동으로 그룹 묶기
🎮
강화학습
행동에 보상을 받으며 학습.
게임 AI, 로봇 제어
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📋

지도학습 —
정답을 보며 배운다

가장 흔하고 가장 강력한 머신러닝 방식.

1
데이터 + 정답(라벨) 준비
사진 1만 장 + 각각 "고양이/개" 라벨 부여
2
모델이 입력→정답 관계 학습
"이런 패턴이 있으면 고양이"라는 규칙을 데이터에서 찾음
3
새 사진을 보고 예측
처음 보는 사진도 학습한 규칙으로 고양이/개 분류
4
대표 응용 — 분류·회귀
스팸 분류, 집값 예측, 의료 진단 등 대부분의 실용 AI
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🔍

비지도 / 강화학습 —
정답이 없을 때

때로는 정답을 모르거나, 행동의 결과로만 배운다.

🔍 비지도학습
정답 라벨 없는 데이터만
데이터 자체의 구조 발견
군집화 — 비슷한 것끼리 묶기
차원 축소 — 핵심 특징 추출
예: 고객 세그먼트 자동 분류
🎮 강화학습
환경에서 행동 → 보상 받음
시행착오로 최적 전략 학습
잘하면 +점수, 못하면 -점수
예: AlphaGo, 로봇 보행
시간이 오래 걸리지만 강력
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📚

훈련 / 검증 / 테스트 —
데이터를 나눈다

가진 데이터를 한 번에 다 쓰지 않는다 — 세 묶음으로 나눈다.

1
훈련 데이터 (Training, ~70%)
모델이 실제로 학습하는 데이터 — "기출문제로 공부"
2
검증 데이터 (Validation, ~15%)
학습 중 모델 튜닝에 사용 — "모의고사로 점검"
3
테스트 데이터 (Test, ~15%)
최종 평가 — 학습 중엔 절대 보지 않음. "본시험"

왜 나누나? 진짜 실력을 측정하기 위해 — 외운 문제가 아닌 새 문제로 평가

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⚠️

과적합 —
"외우기"의 함정

훈련 데이터는 잘 맞히는데, 새 데이터엔 무너지는 현상.

😱 과적합 모델
훈련 정답률 99%
테스트 정답률 60% (망함)
훈련 데이터의 노이즈까지 외움
"문제만 통째로 외운 학생"
😎 잘 학습한 모델
훈련 정답률 90%
테스트 정답률 88% (좋음)
일반적 패턴만 학습
"원리를 이해한 학생"

해결책: 데이터 더 모으기, 모델 단순화, 정규화(regularization), 조기 종료

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📝

머신러닝은
시험공부

훈련/검증/테스트와 과적합을 시험공부 비유로 한 번에 정리.

📖 시험공부 비유
기출문제 풀이
=
훈련 데이터로 학습
모의고사
=
검증 데이터로 중간 점검·튜닝
본시험
=
테스트 데이터로 최종 실력 측정
문제만 외운 학생
=
과적합 — 본시험에서 무너짐
원리를 이해한 학생
=
잘 일반화된 모델 — 새 문제도 해결
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이렇게
이해하셨나요?

맞게 이해하셨어요
머신러닝 = 사람이 규칙을 짜는 대신, 데이터에서 규칙을 자동으로 찾는 것
이렇게는 아니에요
훈련 데이터에서 99% 맞으면 좋은 모델 (틀림! 과적합 의심)
맞게 이해하셨어요
지도학습은 "정답이 있는 데이터"로 학습하는 방식
이렇게는 아니에요
데이터만 많으면 무조건 좋다 (틀림! 품질이 더 중요)
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📌

핵심 정리

📊
ML 본질
데이터에서
규칙을 자동 학습
📋
지도학습
정답이 있는 데이터 —
분류·회귀
🔍
비지도학습
정답 없이 패턴 발견 —
군집화·축소
🎮
강화학습
행동→보상으로 학습 —
게임·로봇
📚
데이터 분리
훈련·검증·테스트로
3분할
⚠️
과적합
외우기만 하는 모델 —
새 데이터에 약함
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🚀

다음 세션
Session 41 · 딥러닝과 신경망

머신러닝의 한 갈래이지만 오늘날 AI 폭발을 이끈 주인공 —
딥러닝과 신경망의 구조를 다음 세션에서 들여다본다.
뉴런·가중치·역전파 — 들리는 만큼 어렵지 않다.

💡 기억할 것: ML은 데이터로 규칙을 찾는다. 좋은 데이터 + 분리 + 과적합 경계가 핵심.

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