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기계학습 중간 종합정리

데이터 수학적 표현(Lec 01-03) → 최소제곱법과 최적화(Lec 04-06) → 선형대수로 효율화(Lec 07-09, 투영·SVD) → 첫 알고리즘과 모…

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한 줄 요약

데이터 수학적 표현(Lec 01-03) → 최소제곱법과 최적화(Lec 04-06) → 선형대수로 효율화(Lec 07-09, 투영·SVD) → 첫 알고리즘과 모델 평가(Lec 10-11) → 지도학습 프레임워크 정리(Lec 12)로 이어지는 흐름.

강의 흐름

단계강의핵심
기초Lec 01 Course Intro강의 안내
기초Lec 02 Intro to MLML 개요·종류·프로세스
기초Lec 03 Vectors & Matrices데이터·모델의 수학적 표현 도구
최소제곱Lec 04 LS & Geometry기하학적 투영 관점, 정규방정식 유도
최소제곱Lec 05 LS & Optimization목적함수 최적화 관점(볼록성·그래디언트)
최소제곱Lec 06 Gradient Descent대규모 데이터용 경사하강법
효율화Lec 07 Subspaces/Bases/Projections직교정규기저로 효율적 투영 (L07 부분공간 기저 투영)
효율화Lec 08 Intro SVD직교정규기저를 찾는 SVD (L08 특이값분해 SVD)
효율화Lec 09 SVD ML차원축소·압축·안정적 최소제곱 (L09 특이값분해 SVD 2)
알고리즘·평가Lec 10 kNNk-최근접 이웃
알고리즘·평가Lec 11 Model Complexity & Validation과적합/과소적합, 교차검증, 하이퍼파라미터
프레임워크Lec 12 Supervised Learning Basics데이터셋·모델클래스·목적함수·옵티마이저

핵심 개념 (Lec 02 상세)

ML 3대 카테고리

종류데이터목표대표 작업
지도 학습 SupervisedLabel 있음Feature→Target 관계 학습분류(Classification), 회귀(Regression)
비지도 학습 UnsupervisedLabel 없음숨은 구조/패턴군집화(Clustering), 차원축소
강화 학습 Reinforcement보상 신호Reward 최대화 Policy게임·로봇·자율주행

지도 학습 7단계

  1. 데이터 수집 → 2. 전처리(표준화·crop·레이블) → 3. 특성 추출(딥러닝은 생략 가능) → 4. 학습 샘플 (xi,yi)(x_i,y_i) 생성 → 5. 손실 함수 선택 → 6. 모델 학습(손실 최소화) → 7. 일반화 오류 평가(Test Data)

ML의 과제

  • 견고성 부족: 적대적 예제(Adversarial Example, 팬더+노이즈→긴팔원숭이)
  • 데이터 편향: 다양성 부족 시 불공정 결과
  • 윤리: 범죄예측 편향 등. “magic black box”로 취급하지 말 것

핵심 수식 / 예시

손실 함수 예 (제곱 오차 합): ∑i(yi−y^i)2\sum_i (y_i - \hat y_i)^2

최소제곱 해의 두 형태 (Lec 04-09 관통): w^=(XTX)−1XTy→SVDw^=VΣ+UTy\hat w = (X^TX)^{-1}X^Ty \quad\xrightarrow{\text{SVD}}\quad \hat w = V\Sigma^+U^Ty