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Amadeus-System/05.KNU-BigData-Artificial-Intelligence-Course

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05.KNU-BigData-Artificial-Intelligence-Course

Repository For My BigData and Artificial Intelligence Course in KNU

  • Date : 2022-03-28
  • Last Modified At : 2022-06-29

๊ฐ•์›๋Œ€ํ•™๊ต ์œตํ•ฉ๋ณด์•ˆ์‚ฌ์—…๋‹จ ์ฃผ๊ด€ 2020 ๋น…๋ฐ์ดํ„ฐ ์ธ๊ณต์ง€๋Šฅ ๊ต์œก๊ณผ์ • ํ›„๊ธฐ



์ด ๊ต์œก๊ณผ์ •์€ ์ •๋ง ์šฐ์—ฐํ•œ ๊ธฐํšŒ๋กœ ์•Œ๊ฒŒ ๋˜์—ˆ๋‹ค. KNU Everytime ์ปค๋ฎค๋‹ˆํ‹ฐ์— ์–ด๋А ๋‚  ์ด๋Ÿฐ ํฌ์Šคํ„ฐ๊ฐ€ ์˜ฌ๋ผ์™”์—ˆ๋˜ ๊ฒƒ์ด๋‹ค. ๋‚˜๋Š” 2์ฐจ๋ก€์˜ ์—ฐ๊ตฌ ๊ฒฝํ—˜์„ ํ†ตํ•ด ํ”„๋กœ๊ทธ๋ž˜๋ฐ์— ๋Œ€ํ•ด ์–ด๋А์ •๋„ ์ต์ˆ™ํ•œ ์ƒํƒœ์˜€์ง€๋งŒ, ์–ธ์ œ๋‚˜ ๋…ํ•™์œผ๋กœ ๋จธ์‹ ๋Ÿฌ๋‹์„ ๊ณต๋ถ€ํ•ด์™”๊ธฐ ๋•Œ๋ฌธ์— ํ•œ๋ฒˆ ์ฏค์€ ์ œ๋Œ€๋กœ ๋œ ๊ต์œก๊ณผ์ •์„ ๋“ฃ๊ณ  ์‹ถ๋‹ค๋Š” ์š•์‹ฌ์ด ์žˆ์—ˆ๋‹ค.

ํ•™์›์„ ๋‹ค๋‹๊นŒ ์ƒ๊ฐ๋„ ํ•ด๋ดค์ง€๋งŒ, ํ•™์›์—์„œ ๋‚ด๊ฐ€ ์›ํ•˜๋Š” ์ˆ˜์ค€์˜ ๊ต์œก์„ ์ œ๋Œ€๋กœ ํ•  ๊ฒƒ ๊ฐ™์ง€ ์•Š์•˜๊ณ , ํ•™์›์„ ๋‹ค๋‹ ์‹œ๊ฐ„์ด๋‚˜ ๋น„์šฉ๋„ ๊ฑฐ์˜ ์—†์—ˆ๋‹ค. ๊ทธ๋Ÿฐ ๋‚˜์—๊ฒŒ ์•„์ฃผ ์ข‹์€ ๊ธฐํšŒ๋ผ๊ณ  ์ƒ๊ฐํ–ˆ๊ธฐ ๋•Œ๋ฌธ์— ๋ฐ”๋กœ ์‹ ์ฒญํ•˜๊ฒŒ ๋˜์—ˆ๋‹ค.


๋น…๋ฐ์ดํ„ฐ ์ธ๊ณต์ง€๋Šฅ ์•ˆ๋‚ด ํฌ์Šคํ„ฐ

๋‹น์‹œ ์ปค๋ฎค๋‹ˆํ‹ฐ์—์„œ ํ•ด๋‹น ๊ต์œก๊ณผ์ •์˜ ํ™๋ณด๋‹ด๋‹น์ž๊ฐ€ ์—ฌ๋Ÿฌ ํ•™์ƒ๋“ค์˜ ์งˆ๋ฌธ์— ๋‹ต๋ณ€ํ•ด์ฃผ๋ฉด์„œ ์ƒ๋‹นํžˆ ์ธ๊ธฐ๋ฅผ ๋Œ์—ˆ๋˜ ๊ธฐ์–ต์ด ์žˆ๋‹ค. ๊ฒฝ์Ÿ๋ฅ ์ด ์–ด๋А ์ •๋„ ์žˆ์„ ๊ฒƒ์œผ๋กœ ์ƒ๊ฐ๋˜์—ˆ์œผ๋‚˜, ๋‹คํ–‰ํžˆ 1์ฐจ์— ํ•œ๋ฒˆ์— ํ•ฉ๊ฒฉํ•˜๊ฒŒ ๋˜์—ˆ๋‹ค!


๊ธฐ์ˆ ์ธ์žฌ 1๊ธฐ ํ•ฉ๊ฒฉ

๋‚˜์™€ ๊ฐ™์ด ์‹ ์ฒญํ–ˆ๋˜ ํ•™๋ถ€์—ฐ๊ตฌ์ƒ์€ ๋ถˆํ–‰ํžˆ๋„ ํƒˆ๋ฝํ•ด์„œ, ๋‚˜์ค‘์— 2์ฐจ ๊ต์œก๊ณผ์ •์— ์žฌ๋„์ „ํ•˜์—ฌ ํ•œ ๋‹ฌ ๋Šฆ๊ฒŒ ์ˆ˜๊ฐ•ํ•˜๊ฒŒ ๋˜์—ˆ๋‹ค. ์ด ๋•Œ๋Š” ํ›ˆ๋ จ์ˆ˜๋‹น์„ ๋ฐ›์œผ๋ฉฐ ๋‚ด๊ฐ€ ์›ํ•˜๋Š” ์ธ๊ณต์ง€๋Šฅ ๋ถ„์•ผ๋ฅผ (๋น„๋ก ๊ธฐ์ดˆ์ˆ˜์ค€์ด์ง€๋งŒ) ๋ฐฐ์šธ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค๋Š” ์‚ฌ์‹ค์— ํ–‰๋ณตํ•˜๊ธฐ๋งŒ ํ–ˆ๋‹ค. ใ…Žใ…Ž

๊ต์œก๊ณผ์ • ๋™์•ˆ ๋ฐฐ์šด ๊ฒƒ

  • Fundamental Python Programming
  • Python Library for Data Processing
  • Database (SQL)
  • Web Programming
  • Machine Learning
  • Deep Learning
  • Deep Learning Framework (Tensorflow, Keras, PyTorch)
  • Natural Language Processing (NLP)
  • Audio Voice Processing
  • Computer Vision
  • Final Projects : Precipitation Nowcasting / Sentimental Analysis of KNU Website

์œ„ ๋ชฉ๋ก์„ ๋ณด๋ฉด ์•Œ๊ฒ ์ง€๋งŒ ์ดˆ์‹ฌ์ž ์ž…์žฅ์—์„œ๋Š” ์ €๊ฒƒ๋“ค ์ค‘ ํ•˜๋‚˜๋ผ๋„ 6๊ฐœ์›” ๋™์•ˆ ์ œ๋Œ€๋กœ ๋ฐฐ์šฐ๋ฉด ๋‹คํ–‰์ด๋‹ค. ๋ฏธ๋ฆฌ ์˜ˆ์Šตํ•ด๊ฐ€๋Š” ๊ฒƒ์€ ํ•„์ˆ˜!

์ฆ‰, ๊ต‰์žฅํžˆ ์ˆ˜์—…์ง„๋„๊ฐ€ ๋น ๋ฅด๊ฒŒ ๋‚˜๊ฐ„๋‹ค๋Š” ๊ฒƒ์„ ์•Œ ์ˆ˜ ์žˆ์—ˆ๋‹ค. ๋‹คํ–‰ํžˆ ๋‚˜๋Š” ๋ฐ์ดํ„ฐ๋ฒ ์ด์Šค์™€ ์›นํ”„๋กœ๊ทธ๋ž˜๋ฐ์„ ์ œ์™ธํ•˜๋ฉด, ๋‚˜๋จธ์ง€์— ๋Œ€ํ•ด์„œ๋Š” ๊ธฐ์ดˆ์ •๋„๋Š” ๊ณต๋ถ€ํ•œ ์ ์ด ์žˆ์—ˆ๊ธฐ ๋•Œ๋ฌธ์— ์–ด๋А์ •๋„ ์ˆ˜์›”ํ•˜๊ฒŒ ๋”ฐ๋ผ๊ฐˆ ์ˆ˜ ์žˆ์—ˆ๋‹ค. ๊ทธ๋Ÿฌ๋‚˜ ํ‰์ผ ํ•˜๋ฃจ์— ์ตœ์†Œ 4~5์‹œ๊ฐ„์€ ํˆฌ์žํ•ด์•ผ ๊ต์œก๊ณผ์ •์„ ๋”ฐ๋ผ๊ฐˆ ์ˆ˜ ์žˆ์—ˆ๊ธฐ ๋•Œ๋ฌธ์— ๊ต‰์žฅํžˆ ๋ฐ”์œ 6๊ฐœ์›”์„ ๋ณด๋‚ผ ์ˆ˜ ๋ฐ–์— ์—†์—ˆ๋‹ค.

๋А๋‚€ ์ 

์ด ๊ต์œก๊ณผ์ •์„ ๋“ฃ๊ธฐ ์ „๊นŒ์ง€ ๋‚˜์˜ ํ”„๋กœ๊ทธ๋ž˜๋ฐ ๊ฒฝํ—˜์€ ๊ฐ™์•˜๋‹ค.

  • ์•ฝ 1๋…„ ๋™์•ˆ์˜ ์—ดํ†ต๊ณ„๋ฌผ๋ฆฌ ์ˆ˜์น˜ํ•ด์„ ๋ฐ ๋จธ์‹ ๋Ÿฌ๋‹ ์‘์šฉ ์กธ์—…์—ฐ๊ตฌ
  • 6๊ฐœ์›” ๋™์•ˆ์˜ SCOPUS ๋…ผ๋ฌธ ์—ฐ๊ตฌ

๊ณผ๊ฑฐ์˜ ๋‚˜๋ฅผ ๋– ์˜ฌ๋ ค๋ณด๋ฉด ์•ฝ๊ฐ„ ์ž์‹ ๊ฐ์ด ๊ณผํ•˜์ง€ ์•Š์•˜๋‚˜์‹ถ๋‹ค. ๊ฒจ์šฐ 2๋ฒˆ์˜ ์—ฐ๊ตฌ๊ฒฝํ—˜์œผ๋กœ ๋‚˜ ์ •๋„๋ฉด ๊ฝค ์ž˜ํ•˜๋Š”๊ฑฐ ์•„๋‹๊นŒ? ํ•˜๊ณ  ์ƒ๊ฐํ–ˆ๋˜ ๊ฒƒ ๊ฐ™๋‹ค. (ใ…‹ใ…‹ ํ‘์—ญ์‚ฌ) ์‚ฌ์‹ค ์ด ์ •๋„๋Š” ๋ˆ„๊ตฌ๋‚˜ ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋Š” ๊ฒƒ์ผํ…๋ฐ.. ์•„๋งˆ๋„ ๋”๋‹ํฌ๋ฃจ๊ฑฐ ๊ณก์„ ์˜ ์ •์ƒ์— ์œ„์น˜ํ•˜์ง€ ์•Š์•˜๋‚˜์‹ถ๋‹ค.


Dunningโ€“Kruger Effect

๊ต์œก๊ณผ์ •์„ ๋“ค์„ ๋‹น์‹œ์˜ ๋‚˜๋Š” ์ด ๊ต์œก๊ณผ์ •์„ ํ†ตํ•ด ๋ฌด์–ธ๊ฐ€ ๋Œ€๋‹จํ•œ ๊ฒƒ์„ ๋ฐฐ์šธ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค๊ณ ๋Š” ์ƒ๊ฐํ•˜์ง€ ์•Š๊ณ , ๋Œ€๋‹จํžˆ ํ‰๊ฐ€์ ˆํ•˜ํ•˜๊ณ  ์žˆ์—ˆ๋‹ค. ์™œ๋ƒํ•˜๋ฉด ํ•ด๋‹น ๊ต์œก๊ณผ์ •์ด ๋Œ€ํ•™๊ต ์ฃผ๊ด€์œผ๋กœ ์ด๋ฃจ์–ด์ง€๋Š” ๊ตญ๋น„์ง€์› IT ๊ต์œก์˜ ์ผ์ข…์ด๋ผ๊ณ  ์ดํ•ดํ•˜๊ณ  ์žˆ์—ˆ๊ณ , ๊ทธ๋Ÿฌํ•œ ๊ต์œก๊ณผ์ •์— ๋Œ€ํ•œ ์‚ฌ๋žŒ๋“ค์˜ ๋ถ€์ •์ ์ธ ํ›„๊ธฐ๋ฅผ ์ธํ„ฐ๋„ท์—์„œ ์ž์ฃผ ๋ณด์•„์™”๊ธฐ ๋•Œ๋ฌธ์ด๋‹ค.

๊ต์œก๊ณผ์ •์ด ์‹œ์ž‘๋˜๊ณ  ์‹ค์ œ๋กœ 2๋‹ฌ ๋™์•ˆ์€ ๋ณ„๋กœ ๋Œ€๋‹จํ•œ ๊ฒƒ์ด ์—†์—ˆ๋‹ค. ๋‚ด๊ฐ€ ์ด๋ฏธ ์ง€๊ฒน๊ฒŒ ๊ณต๋ถ€ํ–ˆ๋˜ Python ๊ธฐ์ดˆ๋ฌธ๋ฒ•๊ณผ ๋ผ์ด๋ธŒ๋Ÿฌ๋ฆฌ์˜ ์‚ฌ์šฉ๋ฒ•์„ ๋ฐฐ์› ๋‹ค. ์•ฝ๊ฐ„ ํŠน์ดํ•œ ๋ผ์ด๋ธŒ๋Ÿฌ๋ฆฌ๋Š” ์žฌ๋ฏธ์žˆ์—ˆ๋‹ค.

๊ฐ€์žฅ ํฅ๋ฏธ๊ฐ€ ์—†์—ˆ๋˜ ๊ฒƒ์€ ๋ฐ์ดํ„ฐ๋ฒ ์ด์Šค์™€ ์›น ํ”„๋กœ๊ทธ๋ž˜๋ฐ์ด์—ˆ๋Š”๋ฐ, ๋‚˜๋Š” ๋„๋Œ€์ฒด ์ด๊ฑธ ์™œ ๋ฐฐ์›Œ์•ผ ํ•˜๋Š”์ง€ ์ดํ•ดํ•  ์ˆ˜๊ฐ€ ์—†์–ด์„œ ๊ฑฐ์˜ ์ค‘๋„ํฌ๊ธฐํ•  ์œ„๊ธฐ๊นŒ์ง€ ๊ฐ”์—ˆ๋‹ค. ๋‚ด๊ฐ€ ๋ฐฐ์šฐ๊ณ  ์‹ถ์—ˆ๋˜ ๊ฒƒ์€ ๋ณต์žกํ•œ ๋ฐ์ดํ„ฐ ๋ถ„์„์ด๋‚˜ ๋จธ์‹ ๋Ÿฌ๋‹์ด์—ˆ๊ธฐ ๋•Œ๋ฌธ์—, ๊ทธ๊ฒŒ ์•„๋‹Œ ์“ธ๋ฐ์—†์–ด ๋ณด์ด๋Š” ๋‹ค๋ฅธ ๊ฒƒ์„ ๋ฐฐ์šฐ๋Š” ๊ฒƒ์— ๋Œ€ํ•ด ๋„์ €ํžˆ ์—ด์˜๋ฅผ ๋‚ผ ์ˆ˜ ์—†์—ˆ๋‹ค.

๋‹คํ–‰ํžˆ ๊ต์œก๊ณผ์ • 3๋‹ฌ์— ์ ‘์–ด๋“ค์ž ๋จธ์‹ ๋Ÿฌ๋‹์„ ๋ฐฐ์šฐ๊ฒŒ ๋˜๋ฉด์„œ, ๋“œ๋””์–ด ๋‚ด๊ฐ€ ๊ณต๋ถ€ํ•˜๊ณ  ์‹ถ์€ ๋‚ด์šฉ๋“ค์ด ์ฃผ๋ฅผ ์ด๋ฃจ๊ฒŒ ๋˜์—ˆ๋‹ค. ์ด ๋•Œ๋ถ€ํ„ฐ๋Š” ํ™•์‹คํžˆ ์˜์š•์ ์œผ๋กœ ๊ณต๋ถ€ํ–ˆ๊ณ , ํญ๋ฐœ์ ์œผ๋กœ ์ง€์‹์„ ํก์ˆ˜ํ•˜๊ฒŒ ๋˜์—ˆ๋‹ค.

๊ต์œก๊ณผ์ •์˜ ํŠน์„ฑ์ƒ ๋Œ€๋‹จํžˆ ๋ฐฉ๋Œ€ํ•œ ์ฃผ์ œ๋ฅผ ์†์„ฑ์œผ๋กœ ๋‹ค๋ฃจ์—ˆ์ง€๋งŒ, ๊ฐ ์ฃผ์ œ๋ณ„ ๊ธฐ์ดˆ ~ ์ค‘๊ธ‰ ์ˆ˜์ค€์˜ ์ฝ”๋“œ๋ฅผ ๊ณต๋ถ€ํ•˜๊ณ  ๋„˜์–ด๊ฐ€๋Š” ๊ฒƒ์ด ์ƒ๊ฐ๋ณด๋‹ค ๋งŒ๋งŒ์น˜ ์•Š์•˜๋‹ค. ํŠนํžˆ ์ค‘๊ธ‰์ˆ˜์ค€์˜ ์ฝ”๋“œ๋ฅผ ๋‹ค๋ฃจ๋Š” ์ˆ˜์—…์‹œ๊ฐ„์—๋Š” ์ฝ”๋“œ์˜ ๊ตฌ์„ฑ์ด ์˜์™ธ๋กœ ์ˆ˜์ค€๋†’๋‹ค๊ณ  ๋А๊ปด์ ธ์„œ ์–ด๋ ต์ง€๋งŒ ๋งŒ์กฑ์Šค๋Ÿฌ์› ๋‹ค. ๋˜ํ•œ, ๋‚ด๊ฐ€ ์ž˜ ๋ชจ๋ฅด์ง€๋งŒ ๋„๋ฆฌ ์‚ฌ์šฉ๋˜๋Š” ์ „ํ˜•์ ์ธ ๋ฌธ๋ฒ•์Šคํƒ€์ผ๋„ ์ผ๋ถ€ ์ตํž ์ˆ˜ ์žˆ์—ˆ๋‹ค.

์ƒ๋‹นํžˆ ์†๋„๊ฐ ์žˆ๊ฒŒ ์ˆ˜์—…์ด ์ง„ํ–‰๋˜์—ˆ์œผ๋ฏ€๋กœ, ๊ต์œก๊ณผ์ • ๋™์•ˆ ๋ชจ๋“  ๊ฒƒ์„ ์™„๋ฒฝํžˆ ์ตํ˜”๋‹ค๊ณ ๋Š” ํ•  ์ˆ˜ ์—†์ง€๋งŒ ๋งค์ผ ์ตœ์†Œ 4์‹œ๊ฐ„ ์ด์ƒ์„ ๊ทœ์น™์ ์œผ๋กœ ์ฝ”๋”ฉํ•˜๋ฉด์„œ ์–ด๋А ์ •๋„ ๊ฐœ๋ฐœ์ž์ ์ธ(?) ๋งˆ์ธ๋“œ๋กœ ์ž‘์—…์„ ํ•œ๋‹ค๋Š” ๊ฒƒ์ด ์–ด๋–ค ๋А๋‚Œ์ธ์ง€ ์•Œ ์ˆ˜ ์žˆ์—ˆ๋‹ค. ๊ทธ ์ „๊นŒ์ง€๋Š” ์•ฝ๊ฐ„ ์ˆ˜ํ•™๊ณต๋ถ€ํ•˜๋“ฏ ์ฝ”๋“œ ํ•œ ์ค„ ํ•œ ์ค„์„ ์ •ํ™•ํžˆ ์ดํ•ดํ•˜๊ณ  ๋„˜์–ด๊ฐ€๋Š” ๊ฒƒ์„ ์ค‘์‹œํ–ˆ๋Š”๋ฐ, ๋ฐฉ๋Œ€ํ•œ ์–‘์˜ ์ฝ”๋“œ๋กœ ์ž‘์—…ํ•˜๋‹ค๋ณด๋ฉด ํ•ญ์ƒ ๊ทธ๋Ÿด์ˆ˜๋Š” ์—†๊ณ , ์ƒํ™ฉ์— ๋”ฐ๋ผ์„œ๋Š” ๋นŒ๋ ค์“ฐ๋Š” ๋ผ์ด๋ธŒ๋Ÿฌ๋ฆฌ๋‚˜ ํ•จ์ˆ˜์˜ Input, Output ๊ด€๊ณ„๋งŒ์œผ๋กœ ๊ทธ ๊ธฐ๋Šฅ์„ ์ถ”๋ก ํ•˜๊ณ  ๊ณ ์ˆ˜์ค€์—์„œ ์‚ฌ์šฉํ•˜๋Š” ๊ฒƒ๋„ ์ค‘์š”ํ•˜๋‹ค๋Š” ๊ฒƒ์„ ์•Œ์•˜๋‹ค.

์ตœ์ข…์ ์œผ๋กœ ๊ต์œก๊ณผ์ • ๋‹ค์„ฏ๋‹ฌ์งธ๊นŒ์ง€์˜ ๋”ฅ๋Ÿฌ๋‹ ๊ณต๋ถ€๋Š” ์ƒ๋‹นํžˆ ๊ดœ์ฐฎ์•˜๋‹ค. ๊ต์œก๊ณผ์ • ๋งˆ์ง€๋ง‰ ๋ถ€๋ถ„์—์„œ ์ปดํ“จํ„ฐ๋น„์ „/์ž์—ฐ์–ด์ฒ˜๋ฆฌ/์Œ์„ฑ์ฒ˜๋ฆฌ์™€ ๊ฐ™์€ ๋”ฅ๋Ÿฌ๋‹์˜ ์ฃผ์š” ๋ถ„์•ผ๋ฅผ ๋‹ค์‹œ ํ•œ๋ฒˆ ์‹ฌ๋„์žˆ๊ฒŒ ๋ฐฐ์šด ๊ฒƒ๋„ ๊ดœ์ฐฎ์•˜๋‹ค. ๋ฌผ๋ก  ๊ด€๋ จ๋ถ„์•ผ ์ „๊ณต์ž๋“ค์ด ๋ณด๊ธฐ์—๋Š” ์–ด๋ฆฐ์•„์ด ์žฅ๋‚œ ์ˆ˜์ค€์ด๊ฒ ์ง€๋งŒ, ๋‹น์‹œ์˜ ์ดˆ๋ณด์˜€๋˜ ๋‚˜์—๊ฒŒ๋Š” ๊ฝค ์–ด๋ ต๊ฒŒ ๋А๊ปด์กŒ๋‹ค.

๊ต์œก๊ณผ์ •์ด ๋”ฅ๋Ÿฌ๋‹๊นŒ์ง€ ๋๋‚œ ์ดํ›„, ๊ฐ ๋ถ„์•ผ์—์„œ ์ „๋ฌธ๊ฐ€๋“ค์ด ์ดˆ๋น™๋˜์–ด ์‹ค๋ฌด์™€ ์—ฐ๊ด€๋œ ์ธ๊ณต์ง€๋Šฅ ๊ธฐ์ˆ ์˜ ์‘์šฉ๊ฐ€๋Šฅ์„ฑ์— ๋Œ€ํ•ด 2์ฃผ ๋™์•ˆ ๊ฐ•์˜๋ฅผ ๋“ค์—ˆ๋‹ค. ์‚ฌ์‹ค ์ด ๋‹จ๊ณ„๋Š” ๋˜ ์žฌ๋ฏธ์—†์—ˆ๋‹ค. ๋‚˜๋Š” ์ด๋Ÿฐ ๊ธฐ์ˆ ๋“ค์˜ ์ƒ์—…์  ์‘์šฉ์—๋Š” ํฌ๊ฒŒ ๊ด€์‹ฌ์—†๊ณ , ๋‚˜์˜ ํ”„๋กœ๊ทธ๋ž˜๋ฐ/๋จธ์‹ ๋Ÿฌ๋‹ ์‹ค๋ ฅ์„ ์‹ฌํ™”์‹œํ‚ฌ ์ˆ˜ ์žˆ๋Š” ๋†’์€ ์ˆ˜์ค€์˜ ์ง€์‹/๊ธฐ์ˆ ์„ ์ค‘์ ์ ์œผ๋กœ ์›ํ–ˆ๊ธฐ ๋•Œ๋ฌธ์ด๋‹ค. ์ด๋Ÿฐ ๋ฉด์€ ์‘์šฉ์„ ์ค‘์‹œํ•˜์ง€ ์•Š๋Š” ์ด๋ก ์ ์ธ ์ž์—ฐ๊ณ„์—ด ํ•™์ƒ๋‹ต๋‹ค๊ณ  ๋ณผ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ใ…Žใ…Ž

์ตœ์ข… ํ”„๋กœ์ ํŠธ : "์‹ฌ์ธต ์‹ ๊ฒฝ๋ง์„ ํ™œ์šฉํ•œ ์ˆ˜๋ ฅ๋Œ ๊ฐ•์šฐ๋Ÿ‰ ์˜ˆ์ธก"

์‹ค๋ฌด๊ด€๋ จ ๊ฐ•์˜๊นŒ์ง€ ๋ชจ๋‘ ๋๋‚œ ์ดํ›„์—๋Š” ๋“œ๋””์–ด IT ๊ต์œก๊ณผ์ •์˜ ๊ฝƒ(?)์ด๋ผ๊ณ  ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋Š” ์ตœ์ข… ํ”„๋กœ์ ํŠธ๋ฅผ ํ•˜๊ฒŒ ๋˜์—ˆ๋‹ค. ์ปดํ“จํ„ฐ๊ณตํ•™๊ณผ๋ฅผ ์กธ์—…ํ–ˆ๋‹ค๋Š” ์ง์žฅ์ธ CSM์”จ์™€ ํ•จ๊ป˜ 2์ธ ํŒ€์œผ๋กœ Dacon์—์„œ ์ง„ํ–‰๋˜๋Š” ์ˆ˜๋ ฅ๋Œ ๊ธฐํ›„์˜ˆ์ธก ํ”„๋กœ์ ํŠธ๋ฅผ ์ง„ํ–‰ํ•˜์˜€๋‹ค.

๊ฐ•์šฐ์˜ˆ์ธก(Precipitation Nowcasting) ๋ฌธ์ œ๋Š” ์ธ๊ณต์œ„์„ฑ์„ ํ†ตํ•ด ์–ป์–ด์ง„ ์—ฌ๋Ÿฌ ์ง€์—ญ์˜ ๋ ˆ์ด๋” ์‚ฌ์ง„๋“ค์ด ์ด๋ฏธ์ง€์˜ Sequence๋กœ ์ฃผ์–ด์งˆ ๋•Œ, ๊ทธ ๋‹ค์Œ ์‹œ์ ์˜ ๊ฐ•์šฐ ์ด๋ฏธ์ง€๋ฅผ ์˜ˆ์ธกํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋Š” ๋ชจ๋ธ์„ ๋งŒ๋“ค ์ˆ˜ ์žˆ๋Š”๊ฐ€์— ๊ด€ํ•œ ๊ฒƒ์ด์—ˆ๋‹ค. ์ด ๋Œ€ํšŒ๋ฅผ ํ†ตํ•ด์„œ ์ฒ˜์Œ์œผ๋กœ ์ด๋ฏธ์ง€ Sequence๋ฅผ ๋‹ค๋ฃจ๋Š” ๋”ฅ๋Ÿฌ๋‹ ๋ฌธ์ œ ์œ ํ˜•์„ ์•Œ๊ฒŒ ๋˜์—ˆ๋‹ค. ์ฐธ๊ณ ๋กœ ์ด ๋•Œ ์•Œ๊ฒŒ ๋œ Precipitation Nowcasting์ด๋ผ๋Š” ๋ถ„์•ผ๋Š” ๋‚˜์ค‘์— ํƒ€๋Œ€ํ•™์˜ AI ์—ฐ๊ตฌ์‹ค์— ๊ฐ€์„œ ๊ต์ˆ˜๋‹˜๊ณผ ๋Œ€ํ™”๋ฅผ ํ•  ๋•Œ, ์ด๋Ÿฐ์ €๋Ÿฐ ์ด์•ผ๊ธฐ๋ฅผ ํ•˜๋‹ค๊ฐ€ ๋‚ด๊ฐ€ ์ด๊ฒƒ์„ ๋งํ•˜์ž ๊ต์ˆ˜๋‹˜๊ป˜์„œ ์‚ด์ง ๋†€๋ผ์…จ๋˜ ๊ธฐ์–ต์ด ์žˆ๋‹ค. ๋†€๋ž๊ฒŒ๋„ ๊ทธ ์—ฐ๊ตฌ์‹ค์—์„œ๋Š” ๊ธฐ์ƒ์ฒญ์œผ๋กœ๋ถ€ํ„ฐ ์—ฐ๊ตฌ๊ณผ์ œ๋ฅผ ๋ฐ›์•„ ์ด์ชฝ ๋ถ„์•ผ์˜ ์—ฐ๊ตฌ๊ณผ์ œ๋ฅผ ์ˆ˜ํ–‰์ค‘์ด์—ˆ๋‹ค. ๋ญ๋“  ์—ด์‹ฌํžˆ ํ•ด๋‘๋ฉด ๋‚˜์ค‘์— ์—ฐ๊ฒฐ๋œ๋‹ค. ใ…Žใ…Ž

๋‚˜์™€ ํŒ€์›์€ ๊ด€๋ จ ๋ถ„์•ผ์˜ ๋…ผ๋ฌธ์„ 10ํŽธ ์ •๋„ ์ฝ์œผ๋ฉฐ ๊ธฐ์ดˆ์ ์ธ ์ง€์‹์„ ์Šต๋“ํ•˜์˜€๋‹ค. ๋‚˜๋Š” ConvLSTM2D ๊ธฐ๋ฐ˜์˜ ๋ชจ๋ธ์„, ํŒ€์›์€ RainNet์ด๋ผ๋Š” CNN ๋ฐ Upsampling ๊ธฐ๋ฐ˜์˜ ๋ชจ๋ธ์„ ๋งŒ๋“ค์—ˆ๋‹ค.

๋‹ค๋งŒ ๋‚˜์˜ ConvLSTM2D ๋ชจ๋ธ์€ ์ง€๋‚˜์น˜๊ฒŒ ๋งŽ์€ ํ•™์Šต๋Ÿ‰์„ ์š”๊ตฌํ–ˆ๊ธฐ ๋•Œ๋ฌธ์—, ์‹ค์งˆ์ ์œผ๋กœ ๋Œ€ํšŒ๊ธฐ๊ฐ„ ๋™์•ˆ ํ•™์Šต์„ ๋ชจ๋‘ ๋๋งˆ์น˜๊ธฐ ์–ด๋ ค์šด ์ƒํ™ฉ์ด์—ˆ๋‹ค. ๊ฒฐ๊ณผ์ ์œผ๋กœ ๋œปํ•˜์ง€ ์•Š๊ฒŒ ์•ฝ๊ฐ„์˜ ๋ฒ„์Šค๋ฅผ ํƒ€๋Š” ๊ฒƒ ๊ฐ™์•„ ํŒ€์› ๋ถ„์—๊ฒŒ ๋ฏธ์•ˆํ–ˆ๋‹ค. ๋Œ€์‹  ๋ฐœํ‘œ PPT๋ฅผ ๋งŒ๋“œ๋Š” ๊ณผ์ •์—์„œ๋Š” ์—ด์‹ฌํžˆ ํ–ˆ๋‹ค. ใ…Žใ…Ž

๋˜ํ•œ, ๊ฐ™์€ ์—ฐ๊ตฌ์‹ค ์†Œ์†์˜ ํ•™๋ถ€์—ฐ๊ตฌ์ƒ์ธ PSH์”จ์™€ ํ•จ๊ป˜ ๊ฐ•์›๋Œ€ํ•™๊ต Everytime ์ปค๋ฎค๋‹ˆํ‹ฐ์—์„œ Web Crawling์„ ์ด์šฉํ•œ ๋Œ“๊ธ€ ์˜ค์—ผ๋„ ๋ถ„์„ ํ”„๋กœ์ ํŠธ๋ฅผ ์ถ”๊ฐ€๋กœ ๋™์‹œ์— ์ง„ํ–‰ํ•˜์˜€๋‹ค. ์›น ํฌ๋กค๋ง์˜ ์ดˆ๋ฐ˜ ๋ถ€๋ถ„์„ ๋‚ด๊ฐ€ ์กฐ๊ธˆ ์•Œ๋ ค์ค€ ๊ฒƒ์„ ์ œ์™ธํ•˜๋ฉด ๋‚˜๋จธ์ง€ ๋ถ€๋ถ„์€ PSH์”จ๊ฐ€ ์ข€ ๋” ์—ด์‹ฌํžˆ ํ–ˆ๋˜ ๊ฒƒ ๊ฐ™๋‹ค. ๋‚˜๋Š” ์ž์—ฐ์–ด์ฒ˜๋ฆฌ์—๋Š” ํฌ๊ฒŒ ๊ด€์‹ฌ์ด ์—†์—ˆ๊ณ , ํ•ด๋‹น ํ”„๋กœ์ ํŠธ๋Š” ์ˆ˜์—…์‹œ๊ฐ„์— ๊ณต๋ถ€ํ–ˆ๋˜ ๊ฐ์„ฑ๋ถ„์„ ์ฝ”๋“œ์—์„œ ๋ฐ์ดํ„ฐ ๋ถ€๋ถ„๋งŒ ๋ฐ”๊พธ๋ฉด ๋˜๋Š” ํ”„๋กœ์ ํŠธ์—ฌ์„œ ํฌ๋กค๋ง๊ณผ ์ „์ฒ˜๋ฆฌ, ์‹œ๊ฐํ™” ์ •๋„๋งŒ ํ…Œ์ŠคํŠธํ•˜๊ณ  PSH์”จ์—๊ฒŒ ๋งก๊ฒผ๋‹ค.

์‚ฌ์‹ค ๋‚˜๋Š” PSH์”จ๊ฐ€ ์–ด๋–ค ์˜๋ฏธ๊ฐ€ ์žˆ๋Š” ๋Œ“๊ธ€ ์˜ค์—ผ๋„ ๋ถ„์„์„ ํ•˜๊ฒ ๋‹ค๋Š” ๊ฒƒ์ธ์ง€ ๋งˆ์ง€๋ง‰๊นŒ์ง€ ์ดํ•ดํ•˜์ง€ ๋ชปํ–ˆ๋‹ค. ใ…กใ…ก; ์ผ๋‹จ ๋Œ“๊ธ€ ์˜ค์—ผ๋„ ๋ถ„์„์œผ๋กœ ๊ธ์ •/๋ถ€์ • ํŒ๋ณ„์„ ํ•˜๊ฒ ๋‹ค๋Š” ๊ฒƒ์€ ์ดํ•ดํ–ˆ๋Š”๋ฐ, ์™œ ๊ทธ๋Ÿฐ ํ”„๋กœ์ ํŠธ์— ๋งˆ์Šค์ฝ”ํŠธ ์บ๋ฆญํ„ฐ๊ฐ€ ํ•„์š”ํ•œ ๊ฒƒ์ธ๊ฐ€..?? ๋‚˜๋Š” ์ „ํ˜€ ์ดํ•ดํ•  ์ˆ˜ ์—†์—ˆ๋‹ค. ์•„๋งˆ ๋‹จ์ˆœํ•œ ๋”ฅ๋Ÿฌ๋‹ ํ”„๋กœ์ ํŠธ๊ฐ€ ์•„๋‹ˆ๋ผ, ๋ญ”๊ฐ€ ์–ดํ”Œ๋ฆฌ์ผ€์ด์…˜์„ ๋งŒ๋“œ๋Š” ๊ทธ๋Ÿฌํ•œ ๊ธฐํš์„ ํ–ˆ๋˜ ๊ฒƒ ๊ฐ™๋‹ค. ์–ด์จŒ๋“  ๋ณธ์ธ์ด ๋‚˜๋ฆ„๋Œ€๋กœ ๋ฟŒ๋“ฏํ•˜๊ฒŒ ์ง„ํ–‰ํ•˜๋Š” ๊ฒƒ ๊ฐ™์•„์„œ PPT์—์„œ ๋””์ž์ธ ๋ถ€๋ถ„์€ ๋ง์„ ์•„๋ผ๊ณ  ํ•˜๊ณ ์‹ถ์€ ๋Œ€๋กœ ํ•˜๊ฒŒ ํ–ˆ๋‹ค. ใ…Žใ…Ž

์—ฌ๊ธฐ์„œ ์ž ๊น ์ตœ์ข… ํ”„๋กœ์ ํŠธ์— ๋Œ€ํ•ด ๊ฐ„๋‹จํžˆ ์„ค๋ช…ํ•˜๊ณ  ๋„˜์–ด๊ฐ€๊ณ ์ž ํ•œ๋‹ค.

RainNet : Convolutional Neural Network for Radar-based Precipitation Nowcasting

์ตœ์ข… ํ”„๋กœ์ ํŠธ๋กœ ๋‚˜์™€ ํŒ€์›์€ Dacon์—์„œ ์ฃผ์ตœํ•˜๋Š” ์ˆ˜๋ ฅ๋Œ ๊ฐ•์šฐ์˜ˆ์ธก ๋Œ€ํšŒ์— ์ฐธ๊ฐ€ํ•˜๊ธฐ๋กœ ํ•˜์˜€๋‹ค. ํ•ด๋‹น ๋Œ€ํšŒ์—์„œ๋Š” ๋ ˆ์ด๋”๋กœ ์ˆ˜์ง‘๋œ ํŠน์ •์ง€์—ญ์˜ ๊ตฌ๋ฆ„ ์ด๋ฏธ์ง€๋ฅผ ๊ธฐ๋ฐ˜์œผ๋กœ ๋‹ค์Œ ์‹œ์ ์˜ ๊ตฌ๋ฆ„ ์ด๋ฏธ์ง€๊ฐ€ ์–ด๋–ป๊ฒŒ ๋  ๊ฒƒ์ธ์ง€๋ฅผ ์˜ˆ์ธกํ•˜๋Š” ๋ฌธ์ œ๋ฅผ ๋‹ค๋ฃจ์—ˆ๋‹ค. ์šฐ๋ฆฌ๋Š” ๊ด€๋ จ๋ถ„์•ผ์˜ ๋…ผ๋ฌธ์„ ์‚ดํŽด๋ณด๊ณ  ์ ๋‹นํ•œ ๋ชจ๋ธ์„ ๊ตฌํ˜„ํ•ด๋ณด๊ธฐ๋กœ ํ–ˆ๋‹ค.

๋‹ค์Œ ๊ทธ๋ฆผ์€ ๊ธฐํ›„์˜ˆ์ธก ๋ฌธ์ œํ•ด๊ฒฐ์„ ๋ชฉ์ ์œผ๋กœ U-Net ํ˜•ํƒœ๋ฅผ ๊ฐ–๋Š” FCNs ๊ธฐ๋ฐ˜์˜ Convolutional Neural Network์˜ ๊ตฌ์กฐ๋ฅผ ๋ณด์—ฌ์ค€๋‹ค.


RainNet Architecture

์—ฌ๊ธฐ์„œ FCNs(Fully Connected Networks)๋Š” Semantic Segmentation์—์„œ Skip-Connection ๊ตฌ์กฐ๋ฅผ ์ฐจ์šฉํ•œ ๊ฒƒ์ด๋‹ค. U-Net์€ Biomedical ๋ถ„์•ผ์—์„œ Image Segmentation์„ ์œ„ํ•œ End-to-End ๋ฐฉ์‹์˜ FCNs ๊ธฐ๋ฐ˜ ๊ตฌ์กฐ๋ฅผ ๊ฐ–๋Š” ๋ชจ๋ธ์ด์—ˆ๋‹ค. ์ด๋Ÿฌํ•œ ๋ชจ๋ธ์€ ๋ชจ๋ธ์˜ ์ธต์ด ๊นŠ์–ด์ง์— ๋”ฐ๋ผ Input์˜ ๊ณต๊ฐ„ ์ •๋ณด๋ฅผ ์œ ์ง€ํ•œ๋‹ค๊ณ  ์•Œ๋ ค์ ธ ์žˆ์—ˆ๋‹ค.

RainNet with Skip Connection

๊ทธ๋Ÿผ Skip-Connection์€ ๋ฌด์—‡์ผ๊นŒ?

๋‹ค์Œ ๊ทธ๋ฆผ๊ณผ ๊ฐ™์ด Down Sampling์˜ ๊ฒฐ๊ณผ์ธ Local Information๊ณผ Up Sampling์˜ Semantic Information์„ ๊ฒฐํ•ฉํ•œ ๊ฒƒ์„ ๋งํ•œ๋‹ค.


์ด์ „ ์ƒํƒœ์™€ ํ˜„์žฌ ์ž…๋ ฅ์„ ๊ฒฐํ•ฉํ•˜์—ฌ Local Information ํ™œ์šฉ

์—ฌ๊ธฐ์„œ Local Information์€ ๋ชจ๋ธ์— ์ตœ์ดˆ๋กœ ๋“ค์–ด์™”๋˜ Input ์ด๋ฏธ์ง€์˜ ์ €์ฐจ์› Pixel ๋ฐฐ์—ด๋กœ๋ถ€ํ„ฐ ์œ ์˜๋ฏธํ•œ ํŠน์„ฑ๋งต์œผ๋กœ ๋ณ€ํ™˜๋œ ํ•ฉ์„ฑ๊ณฑ ๊ฒฐ๊ณผ์— ๋Œ€ํ•ด Pooling์„ ์‹คํ–‰ํ•˜์—ฌ ์–ป์–ด์ง„ ์ผ์ข…์˜ ์••์ถ•์ •๋ณด์ด๋‹ค.

Semantic Information์€ ์ˆœ์ฐจ์ ์ธ ํ•ฉ์„ฑ๊ณฑ, ํ’€๋ง ์—ฐ์‚ฐ๋งŒ์œผ๋กœ๋Š” ๋ชจ๋ธ์ด ํ•™์Šตํ•  ์ˆ˜ ์—†๋Š” ๋” ์ถ”์ƒ์ ์ธ ์ •๋ณด๋ฅผ ์˜๋ฏธํ•˜๋Š” ๊ฒƒ ๊ฐ™์•˜๋‹ค. ๋˜ํ•œ, Skip-Connection์€ ๊ธฐ์กด์˜ CNN ๋ชจ๋ธ์—์„œ ์ „ํ˜•์ ์œผ๋กœ ๋ณด์ด๋Š” Sequentialํ•œ ๊ตฌ์กฐ๊ฐ€ ์•„๋‹ˆ๋ผ, ์ค‘๊ฐ„์— ๋‹ค๋ฅธ ์—ฐ์‚ฐํšŒ๋กœ๋ฅผ ๋ ˆ์ด์–ด๋ฅผ ์ ํ”„ํ•˜๋Š” ๋ฐฉ์‹์œผ๋กœ ์‚ฝ์ž…ํ•จ์œผ๋กœ์จ, ์—ญ์ „ํŒŒ(Back-Propagation) ๋ฐฉ์‹์œผ๋กœ ํ•™์Šตํ•  ๋•Œ Gradient์˜ ์ „ํŒŒ๋ฅผ ์ข€ ๋” ์›ํ™œํ•˜๊ฒŒ ํ•ด์ฃผ๋Š” ํŠน์„ฑ์ด ์žˆ์—ˆ๋‹ค. ๊ฒฐ๊ณผ์ ์œผ๋กœ ์ผ๋ฐ˜์ ์ธ CNN ๋ชจ๋ธ๋ณด๋‹ค ์ธต์ด ๊นŠ์–ด์ง€๋ฉด์„œ ์ด๋ฏธ์ง€์˜ ์œ„์น˜์ •๋ณด๋ฅผ ์žƒ๊ฒŒ ๋˜๋Š” ๋‹จ์ ์„ ๊ทน๋ณตํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์—ˆ๋‹ค.

Convolution / Pooling

์ด ๋ถ€๋ถ„์€ ๋”ฅ๋Ÿฌ๋‹์„ ๊ณต๋ถ€ํ•˜๋ฉด ์ดˆ๋ฐ˜์— ๋ฐฐ์šฐ๋Š” ๋ถ€๋ถ„์ด์–ด์„œ ๋‹ค๋“ค ์•Œ ๊ฒƒ ๊ฐ™๋‹ค. CNN ๊ธฐ๋ฐ˜์˜ ๋ชจ๋ธ๋“ค์€ ์ดˆ์ฐฝ๊ธฐ AlexNet ์‹œ์ ˆ๋ถ€ํ„ฐ ๋ฐœ์ „ํ•ด์˜ค๋ฉด์„œ ๊ฑฐ์˜ ์ง€์†์ ์œผ๋กœ Convolution, (Max)Pooling, ReLU ํ•จ์ˆ˜์˜ ์‚ฌ์šฉ์ด ์œ ์ง€๋˜์–ด ์™”๋‹ค.

CNN์€ ํฌ๊ฒŒ 2๋‹จ๊ณ„๋กœ ๊ตฌ์„ฑ๋˜๋Š”๋ฐ, ์ฒซ ๋‹จ๊ณ„๋Š” ์ด๋ฏธ์ง€์˜ ๊ธฐํ•˜ํ•™์  ํŠน์„ฑ์„ ์ถ”์ถœํ•˜๋Š” Feature Extraction ๊ณผ์ •์ด๋‹ค.

๋‹ค์Œ ๊ทธ๋ฆผ์—์„œ ์™ผ์ชฝ์€ ์ด๋ฏธ์ง€๊ฐ€ Input์œผ๋กœ ์ž…๋ ฅ๋˜์—ˆ์„ ๋•Œ, ๋ชจ๋ธ ๋‚ด๋ถ€์—์„œ ์ด๋ฃจ์–ด์ง€๋Š” ํŠน์„ฑ์ถ”์ถœ ๊ณผ์ •์„ ๋ณด์—ฌ์ค€๋‹ค. ์ด๋ฏธ์ง€๋Š” ๋ชจ๋ธ ๋‚ด๋ถ€๋กœ ๋“ค์–ด์™€ ํŠน์ •ํ•œ ํฌ๊ธฐ์˜ Convolution Filter์™€ Element-wise Product๋ฅผ ํ•˜๊ณ  ๊ทธ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋ชจ๋‘ ๋”ํ•˜์—ฌ, ํŠน์„ฑ๋งต(Feature map)์„ ์–ป๊ฒŒ ๋œ๋‹ค. ์ด ๋ถ€๋ถ„์€ ์ˆ˜๋ฆฌ๋ฌผ๋ฆฌํ•™ ๋˜๋Š” ๊ณต์—…์ˆ˜ํ•™์—์„œ ๋ฐฐ์šฐ๋Š” ํ•ฉ์„ฑ๊ณฑ ์—ฐ์‚ฐ์˜ Discreteํ•œ ๋ฐฉ์‹์ž„์„ ์ด๊ณต๊ณ„ ํ•™์ƒ์ด๋ผ๋ฉด ์‰ฝ๊ฒŒ ์•Œ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค.


Convolution and Pooling

์ด๋ ‡๊ฒŒ ์–ป์–ด์ง„ ํŠน์„ฑ๋งต์€ ๋ณดํ†ต Convolution ์—ฐ์‚ฐ ์ด์ „์˜ Raw-Pixel ๋ฐฐ์—ด๋ณด๋‹ค ์ข€ ๋” ์œ ์˜๋ฏธํ•œ ๊ธฐํ•˜ํ•™์  ์ •๋ณด๋ฅผ ๋งŽ์ด ํฌํ•จํ•˜๊ณ  ์žˆ๋‹ค. ์ด๋Ÿฌํ•œ ์ •๋ณด๋“ค์€ ๊ทธ๋Œ€๋กœ ์‚ฌ์šฉ๋  ์ˆ˜๋„ ์žˆ์ง€๋งŒ, ๋ณดํ†ต Pooling์ด๋ผ๋Š” ๋ฐฉ์‹์œผ๋กœ ์ผ์ข…์˜ ๋Œ€ํ‘œ๊ฐ’์„ ์ถ”์ถœํ•˜์—ฌ ์‚ฌ์šฉ๋˜๋Š” ๊ฒฝ์šฐ๊ฐ€ ๋งŽ๋‹ค.

๊ทธ๋ฆฌ๊ณ  ์ด๋Ÿฌํ•œ Convolution-Pooling ๊ณผ์ •์ด ๋ฐ˜๋ณต์ ์œผ๋กœ ์ด๋ฃจ์–ด์ง€๋‹ค๊ฐ€ ์ตœ์ข…์ ์œผ๋กœ ์ด๋ฏธ์ง€์˜ ๊ณ ์ฐจ์›์  ํŠน์„ฑ์„ ์ถฉ๋ถ„ํžˆ ์ž˜ ์„ค๋ช…ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋Š” ๋ฒกํ„ฐ๋กœ ํ‘œํ˜„๋˜์–ด ์ผ๋ฐ˜์ ์ธ FCL์— ๋“ค์–ด๊ฐ€๊ณ , ์ฃผ์–ด์ง„ ๋ผ๋ฒจ์„ ์ถ”์ •ํ•˜๋„๋ก ํ•™์Šต๋œ๋‹ค.

๊ฒฐ๊ตญ CNN์€ ์ด๋ฏธ์ง€์˜ ๊ตญ์†Œ์  ์˜์—ญ์— ์กด์žฌํ•˜๋Š” ๊ธฐํ•˜ํ•™์  ํŠน์„ฑ์„ ์ถ”์ถœํ•˜์—ฌ ๊ณ ์ฐจ์›์  ์˜๋ฏธ๋ฅผ ์ถ”๋ก ํ•˜๊ธฐ ์œ„ํ•ด ์‚ฌ์šฉ๋˜๋Š” ๊ฒƒ์ด๋ฉฐ, ์ด๋ฏธ์ง€ ์ธ์‹ ๋ถ„์•ผ์—์„œ ์ „ํ˜•์ ์œผ๋กœ ์‚ฌ์šฉ๋˜๋Š” ๋ชจ๋ธ์ด๋ผ ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ์˜ค๋Š˜๋‚  CNN์˜ ์ด๋ฏธ์ง€ ์ธ์‹๋Šฅ๋ ฅ์€ ์ธ๊ฐ„์˜ ์‹œ๊ฐ์ธ์‹๋ฅ (์•ฝ 96%)๋ฅผ ๋„˜์–ด์„œ๋Š” ๊ฒƒ์œผ๋กœ ์•Œ๋ ค์ ธ ์žˆ๋‹ค.

LSTM Model

CNN์„ ํ†ตํ•ด ์ด๋ฏธ์ง€ ์ธ์‹์„ ํšจ๊ณผ์ ์œผ๋กœ ํ•™์Šตํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค๋Š” ๊ฒƒ์„ ์•Œ๊ฒŒ ๋˜์—ˆ๋‹ค. ๊ทธ๋Ÿผ ๋ฌธ์ œ๋Š” ๋ชจ๋‘ ํ’€๋ฆฐ ๊ฒƒ์ผ๊นŒ?

์‚ฌ์‹ค ๊ทธ๋ ‡์ง€ ์•Š๋‹ค. ์™œ๋ƒํ•˜๋ฉด ์šฐ๋ฆฌ๊ฐ€ ๋‹ค๋ฃจ์—ˆ๋˜ ๋ฌธ์ œ๋Š” Image Sequence๋ฅผ ํ•™์Šตํ•˜๊ณ  ๊ทธ ๋‹ค์Œ ์‹œ์  $t$์˜ ์ƒˆ๋กœ์šด Image๋ฅผ ์˜ˆ์ธกํ•ด์•ผ ํ•˜๋Š” ๋ฌธ์ œ์˜€๊ธฐ ๋•Œ๋ฌธ์ด๋‹ค.

์ด๋Š” ์šฐ๋ฆฌ์˜ ๋ชจ๋ธ์— ๋“ค์–ด์˜ค๋Š” Input์ด ์ด๋ฏธ์ง€ 1์žฅ์ด ์•„๋‹ˆ๋ผ ์—ฌ๋Ÿฌ ์ด๋ฏธ์ง€์˜ ๋‚˜์—ด์ด๊ณ , ๊ฐ ์ด๋ฏธ์ง€๋Š” ์ „ํ›„ ์‚ฌ์ด์˜ ์ˆœ์„œ์— ์˜๋ฏธ๊ฐ€ ์žˆ๊ธฐ ๋•Œ๋ฌธ์—, ์ˆœ์„œ๋ฅผ ํ•™์Šตํ•˜๋Š” ๊ธฐ๋Šฅ์ด ํ•„์š”ํ•จ์„ ์˜๋ฏธํ–ˆ๋‹ค.

๋‹ค์Œ ๊ทธ๋ฆผ์€ LSTM์ด๋ผ๋Š” RNN(Recurrent Neural Network) ๊ณ„์—ด์˜ ๋Œ€ํ‘œ์ ์ธ ๋ชจ๋ธ์„ ๋ณด์—ฌ์ค€๋‹ค.


LSTM Model

LSTM์˜ ๋‚ด๋ถ€์—ฐ์‚ฐ์„ ๋ณด๋ฉด ๋‹ค์†Œ ๋ณต์žกํ•ด๋ณด์ด๋Š” ๋‚ด๋ถ€ ํšŒ๋กœ๋“ค์ด ์žˆ๊ณ , ๊ฐ๊ฐ์˜ ํšŒ๋กœ๋Š” ๋ฌด์–ธ๊ฐ€ ๋ณต์žกํ•œ ์—ฐ์‚ฐ์„ ํ•˜๋Š” ๊ฒƒ์ฒ˜๋Ÿผ ๋ณด์ธ๋‹ค. ์กฐ๊ธˆ ์–ด๋ ค์›Œ๋ณด์ผ ์ˆ˜ ์žˆ์ง€๋งŒ, ๊ฒฐ๊ตญ ํ•˜๋‚˜์˜ LSTM ๋ชจ๋“ˆ์ด ํ•˜๊ณ ์ž ํ•˜๋Š” ๊ฒƒ์€, ์ž…๋ ฅ๋˜๋Š” Sequence์˜ ์ˆœ์„œ๋ฅผ ํ•™์Šตํ•˜์—ฌ ๋‹ค์Œ์— ๋ฌด์—‡์ด ๋‚˜์˜ฌ์ง€๋ฅผ ์˜ˆ์ธกํ•˜๋ ค๋Š” ๊ฒƒ์ด๋‹ค. ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ  ์ดˆ๊ธฐ Vanila RNN ๋ชจ๋ธ์— ๋น„ํ•ด, Sequence ์ •๋ณด์˜ ์ค‘์š”์„ฑ์„ ํŒ๋ณ„ํ•˜์—ฌ ๊ทธ ๋‹ค์Œ ์‹œ์ ์˜ ํ•™์Šต๊นŒ์ง€ ๋ณด์กดํ• ์ง€ ์•„๋‹์ง€๋ฅผ ์กฐ์œจํ•˜๋Š” Cell state๋ผ๋Š” ๋ฒกํ„ฐ๊ฐ€ ํ•˜๋‚˜ ์ถ”๊ฐ€๋œ ๊ฒƒ ๋ฟ์ด๋‹ค.

์•ฝ๊ฐ„ ์ด์•ผ๊ธฐ๋ฅผ ๊ฑฐ์Šฌ๋Ÿฌ ์˜ฌ๋ผ๊ฐ€์ž๋ฉด, ์ž์—ฐ์–ด์ฒ˜๋ฆฌ ๋ถ„์•ผ์—์„œ๋Š” ๊ธฐ๊ณ„๋ฒˆ์—ญ(Machine Translation)์ด๋ผ๋Š” ํŠน์ •ํ•œ ์–ธ์–ด๋ฅผ ๋‹ค๋ฅธ ์–ธ์–ด๋กœ ๋ฒˆ์—ญํ•˜๋Š” Task๊ฐ€ ์กด์žฌํ•œ๋‹ค. ์˜ˆ๋ฅผ ๋“ค๋ฉด, ํ•œ๊ตญ์–ด ๋ฌธ์žฅ "๋‚˜๋Š” ํ•™๊ต์— ๊ฐ„๋‹ค." ๋ผ๋Š” ์ •๋ณด๊ฐ€ Word Vector์˜ Sequence๋กœ ์ž…๋ ฅ๋˜๋ฉด, ์˜์–ด ๋ฌธ์žฅ "I go to school."์„ ์˜ˆ์ธกํ•˜๋„๋ก ํ•™์Šตํ•ด์•ผ ํ•˜๋Š” ๊ฒƒ์ด๋‹ค. ์ด ๊ฒฝ์šฐ ๋ชจ๋ธ์€ Sequence๋ฅผ ์ž…๋ ฅ๋ฐ›์•„ Sequence๋ฅผ ์ถœ๋ ฅํ•ด์•ผ ํ•˜๋ฏ€๋กœ ์ด์™€ ๊ด€๋ จ๋œ ๋ฌธ์ œ์ƒํ™ฉ์„ ๋ณดํ†ต Seq2Seq๋ผ ๋ถ€๋ฅธ๋‹ค. ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ  Seq2Seq์—์„œ ์ดˆ๊ธฐ์— ๋“ฑ์žฅํ–ˆ๋˜ ๋ชจ๋ธ์ด Vanila RNN์ด๋ผ ๋ถˆ๋ฆฌ๋Š” ๋‹จ์ˆœํ•œ ํ˜•ํƒœ์˜ Recurrent ๋ฐฉ์‹ ๋ชจ๋ธ์ด์—ˆ๋Š”๋ฐ, RNN์€ ์ž…๋ ฅ๋˜๋Š” ๋ฌธ์žฅ์˜ ๊ธธ์ด๊ฐ€ ๊ธธ์–ด์ง€๋ฉด ์•ž ๋ถ€๋ถ„์˜ ์ •๋ณด๋ฅผ ๊ธฐ์–ตํ•˜์ง€ ๋ชปํ•˜๋Š”, ์ผ์ข…์˜ ์žฅ๊ธฐ๊ธฐ์–ต ์†์‹ค ๋ฌธ์ œ๊ฐ€ ์žˆ์—ˆ๋‹ค. ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ  ๋ฌธ์ œ๋ฅผ ํ•ด๊ฒฐํ•˜๊ธฐ ์œ„ํ•ด ์ƒˆ๋กœ ๊ณ ์•ˆ๋œ ๋ชจ๋ธ์ด ์ดํ›„์— ์•Œ๋ ค์ง€๋Š” LSTM์ด๋‚˜ GRU ๋“ฑ์˜ ๋ชจ๋ธ์ด์—ˆ๋˜ ๊ฒƒ์ด๋‹ค. ์—ฌ๊ธฐ์„œ๋Š” ํŽธ์˜์ƒ ๋‹จ์ˆœํ•œ ์„ค๋ช…์€ ๋ชจ๋‘ ์•Œ ๊ฒƒ์ด๋ผ ๊ฐ€์ •ํ•˜๊ณ  ๋„˜์–ด๊ฐ„๋‹ค.

์ฆ‰, LSTM ์…€์„ ์—ฐ์†์ ์œผ๋กœ ์—ฐ๊ฒฐํ•˜์—ฌ ์‹ ๊ฒฝ๋ง์„ ๊ตฌ์„ฑํ•˜๋ฉด ์‹œ๊ณ„์—ด(Time Series) ๋ฐ์ดํ„ฐ์˜ ํŒจํ„ด ํ•™์Šต์— ํŠนํ™”๋œ ๋ชจ๋ธ์„ ๋งŒ๋“ค ์ˆ˜ ์žˆ์—ˆ๋‹ค. ์ด๋Ÿฌํ•œ ๋ชจ๋ธ๋“ค์€ ์˜ค๋žœ ๊ณผ๊ฑฐ์— ๋ฐœ์ƒํ–ˆ๋˜ ์‚ฌ๊ฑด์˜ ์ •๋ณด๊นŒ์ง€ ๋†“์น˜์ง€ ์•Š๊ณ  ํŒจํ„ดํ•™์Šต์ด ๊ฐ€๋Šฅํ•˜๋‹ค๊ณ  ์•Œ๋ ค์ ธ ์žˆ์—ˆ๋‹ค.

ConvLSTM Model

์•ž์„œ ๋ฐฐ์šด CNN๊ณผ LSTM์€ ์‚ฌ์‹ค ๋”ฅ๋Ÿฌ๋‹์„ ์กฐ๊ธˆ๋งŒ ๊ณต๋ถ€ํ•˜๋‹ค๋ณด๋ฉด ๊ธˆ๋ฐฉ ์ต์ˆ™ํ•ด์ง€๊ฒŒ ๋˜๋Š” ๊ฐœ๋…์ด๋‹ค. ์ด ํ”„๋กœ์ ํŠธ๋ฅผ ํ•˜๋˜ ๋‹น์‹œ์—๋„ ์ด ์ •๋„์˜ ๊ธฐ์ดˆ์ ์ธ ์ง€์‹์€ ์•Œ๊ณ  ์žˆ์—ˆ๋‹ค.

๊ทธ๋Ÿฌ๋‚˜ Precipitation Nowcasting ๊ด€๋ จ ๋…ผ๋ฌธ๋“ค์„ ์ฝ์œผ๋ฉด์„œ, ์ด ๋‘ ๊ฐ€์ง€๋ฅผ ๊ฒฐํ•ฉํ•œ ์ƒˆ๋กœ์šด ๋ชจ๋ธ์ด ์žˆ๋‹ค๋Š” ๊ฒƒ์„ ์•Œ๊ฒŒ ๋˜์—ˆ๋Š”๋ฐ ๊ทธ๊ฒƒ์ด ๋ฐ”๋กœ ConvLSTM์ด๋ผ๋Š” ๋ชจ๋ธ์ด์—ˆ๋‹ค.

๋‹ค์Œ ๊ทธ๋ฆผ์˜ ์™ผ์ชฝ์„ ๋ณด์ž.


ConvLSTM Model

์•ž์„œ ๋ฐฐ์› ๋˜ LSTM๊ณผ ๋Œ€๋‹จํžˆ ์œ ์‚ฌํ•œ ๊ตฌ์กฐ๋กœ ๋ณด์ธ๋‹ค. $C_{t}$๋กœ ํ‘œํ˜„๋˜๋Š” Cell state ๋ฒกํ„ฐ๊ฐ€ ์žˆ๊ณ , $h_{t}$๋กœ ํ‘œํ˜„๋˜๋Š” Hidden state ๋ฒกํ„ฐ๋„ ์žˆ๋‹ค. ๊ทธ๋Ÿฌ๋‚˜ ๋ชจ๋“ˆ ๋‚ด๋ถ€์˜ ์—ฐ์‚ฐ์„ ์ž์„ธํžˆ ์‚ดํŽด๋ณด๋ฉด ๋‹ค๋ฅธ ์ ์ด ์žˆ๋‹ค.

์šฐ์„ , Input์œผ๋กœ ๋“ค์–ด์˜ค๋Š” ๊ฒƒ์ด Vector์˜ Sequence๊ฐ€ ์•„๋‹ˆ๋ผ, ์ด๋ฏธ์ง€์˜ Sequence์ด๋‹ค. ์ฆ‰, ๊ฐ๊ฐ์˜ Time step $t$์—์„œ, ํ•ด๋‹น ์‹œ์ ์— ๋Œ€์‘๋˜๋Š” ํ•œ ์žฅ์˜ ์ด๋ฏธ์ง€๊ฐ€ ๋“ค์–ด์˜จ๋‹ค. ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ  ๊ทธ ์ด๋ฏธ์ง€๋Š” LSTM์—์„œ ๋ดค๋˜ ํ‰๋ฒ”ํ•œ ๋ฒกํ„ฐ ์—ฐ์‚ฐ์ด ์•„๋‹ˆ๋ผ, ์ด๋ฏธ์ง€์˜ ํŠน์„ฑ์„ ์ถ”์ถœํ•˜๋Š” Convolution ์—ฐ์‚ฐ์„ ํ•œ๋‹ค!! ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ  ์ค‘๊ฐ„์ค‘๊ฐ„ ๋ถ„ํฌ๋ฅผ ์กฐ์ •ํ•˜๊ธฐ ์œ„ํ•œ BatchNormalization(BN)์ด ์‚ฝ์ž…๋˜์–ด ์žˆ๋‹ค.

๊ฒฐ๊ตญ, ConvLSTM ๋ชจ๋ธ์€ ์ด๋ฏธ์ง€์— ํŠนํ™”๋œ ํ•ฉ์„ฑ๊ณฑ(Convolution) ์—ฐ์‚ฐ์„ LSTM ๋ชจ๋ธ ๋‚ด๋ถ€๋กœ ๊ฒฐํ•ฉ์‹œํ‚จ ํ˜•ํƒœ๋กœ ๋ณผ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ConvLSTM์„ ๋ฐœํ‘œํ•œ ๋…ผ๋ฌธ์˜ ์ฃผ์žฅ์— ๋”ฐ๋ฅด๋ฉด, ์ด๋Ÿฌํ•œ ๋ฐฉ์‹์˜ ์—ฐ์‚ฐ์€ Convolution ์—ฐ์‚ฐ๊ณผ LSTM ์—ฐ์‚ฐ์„ ๋”ฐ๋กœ ๋‚˜๋ˆ„์–ด ํ•™์Šตํ•  ๋•Œ๋ณด๋‹ค ๋” ํšจ๊ณผ์ ์œผ๋กœ ์ด๋ฏธ์ง€์˜ ์ˆจ๊ฒจ์ง„ ์€๋‹‰์ •๋ณด๋ฅผ ํ•™์Šตํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค๊ณ  ํ•œ๋‹ค.

์ด ๋ฐœ์ƒ์€ ์ƒ๋‹นํžˆ ์ธ์ƒ๊นŠ์—ˆ๋‹ค. ์™œ๋ƒํ•˜๋ฉด ๋”ฅ๋Ÿฌ๋‹์„ ์กฐ๊ธˆ ๋ฐฐ์šด ํ•™์ƒ์ด ์ด๋ฏธ์ง€ Sequence ํ•™์Šต์— ๋Œ€ํ•ด ๋– ์˜ฌ๋ฆด ์ˆ˜ ์žˆ๋Š” ๊ฐ€์žฅ ํ‰๋ฒ”ํ•œ ์ƒ๊ฐ์€, Convolution์„ ๋จผ์ € ํ•ด์„œ ํŠน์„ฑ๋ฒกํ„ฐ๋ฅผ ์ถ”์ถœํ•˜๊ณ , ์ด๋Ÿฌํ•œ ํŠน์„ฑ๋ฒกํ„ฐ๋ฅผ ๋ชจ์•„ Sequence๋กœ ํ•™์Šต์‹œํ‚ค๋Š” ๊ฒƒ์ด๊ธฐ ๋•Œ๋ฌธ์ด๋‹ค. ์ฆ‰, Two-Stage์— ๊ฑธ์ณ์„œ ์„œ๋กœ ๋‹ค๋ฅธ ์ข…๋ฅ˜์˜ ์—ฐ์‚ฐ์„ ๋‘ ๋ฒˆ ํ•˜๋Š” ๊ฒƒ ๋Œ€์‹ , ๋‘ ์—ฐ์‚ฐ์„ ๊ฒฐํ•ฉํ•˜์—ฌ One-Stage๋กœ ํ•™์Šต์ด ๋˜๋„๋ก ๊ณ ์•ˆ๋œ ๊ฒƒ์ด๋‹ค!! ๋‹น์‹œ์—๋Š” ๋ชฐ๋ž์ง€๋งŒ, ์ด๋Š” ๋งˆ์น˜ ๊ฐ์ฒด์ธ์‹ ๋ถ„์•ผ์—์„œ Classification๊ณผ Localization์„ ๋™์‹œ์— ์ˆ˜ํ–‰ํ•˜๋Š” YOLO ๊ฐ™์€ One-Stage Detector ๋ชจ๋ธ์„ ๋– ์˜ฌ๋ฆฌ๊ฒŒ ํ•œ๋‹ค.

์ตœ์ข…์ ์œผ๋กœ, ์‹œ๊ณ„์—ด ์ด๋ฏธ์ง€ ๋ฐ์ดํ„ฐ์˜ ์‹œ๊ฐ„์  ์†์„ฑ๊ณผ ๊ณต๊ฐ„์  ์†์„ฑ์„ ๋™์‹œ์— ํ•™์Šตํ•˜๋Š” ๋ชจ๋ธ์ด ๋งŒ๋“ค์–ด์งˆ ์ˆ˜ ์žˆ์—ˆ๋‹ค. ์œ„ ๊ทธ๋ฆผ์˜ ์˜ค๋ฅธ์ชฝ์„ ๋ณด๋ฉด ๊ทธ๋Ÿฌํ•œ ๋ชจ๋ธ์˜ ๋„์‹์ด ํ‘œํ˜„๋˜์–ด ์žˆ๋‹ค. ๋ชจ๋ธ์ด Input์˜ ์ •๋ณด๋ฅผ ์ถฉ๋ถ„ํžˆ ํ•™์Šตํ•˜์—ฌ ๋ฐ์ดํ„ฐ๋ฅผ ์ž˜ ์„ค๋ช…ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋Š” ํŠน์„ฑ๋ฒกํ„ฐ๋ฅผ Encodingํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๊ฒŒ ๋˜๋ฉด, Decoding ํ•˜๋Š” ๋ชจ๋ธ ๋’ท ๋ถ€๋ถ„์—์„œ ์ถ”์ถœ๋œ ํŠน์„ฑ์„ ๊ธฐ๋ฐ˜์œผ๋กœ ๋ฐ์ดํ„ฐ๋ฅผ ๋ณต์›ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์—ˆ๋‹ค.

Trajectory GRU Model

๊ทธ๋ฆฌ๊ณ  ์‚ฌ์‹ค ์œ„์˜ ๋‘ ๋ชจ๋ธ ์ด์™ธ์—๋„, ์„ธ๋ฒˆ์งธ๋กœ ์ค€๋น„ํ•˜๋˜ ๋ชจ๋ธ์ด ์žˆ์—ˆ๋Š”๋ฐ ๋ฐ”๋กœ Trajectory GRU๋ผ๋Š” ๋ชจ๋ธ์ด์—ˆ๋‹ค.

์—ฌ๊ธฐ์„œ GRU๋Š” Gated Recurrent Unit์˜ ์•ฝ์ž๋กœ, LSTM๊ณผ ์œ ์‚ฌํ•˜๊ฒŒ Sequence๋ฅผ ํ•™์Šตํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋Š” RNN ๊ณ„์—ด์˜ ๋ชจ๋ธ์ด๋‹ค. ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ  ์ด๋Ÿฌํ•œ GRU์— ๋Œ€ํ•ด ConvLSTM๊ณผ ์œ ์‚ฌํ•˜๊ฒŒ Convolution ์—ฐ์‚ฐ์„ ๊ฒฐํ•ฉํ•˜์—ฌ ํ•™์Šตํ•˜๋Š” ๋ชจ๋ธ์— ๊ด€ํ•œ ๋…ผ๋ฌธ์ด ์žˆ์—ˆ๋‹ค. ๋‹ค๋งŒ, ์ด ๋ถ€๋ถ„์€ ๋…ผ๋ฌธ์„ ๋ณด๋ฉฐ ์ด๋ก ์ ์ธ ๋‚ด์šฉ์„ ์กฐ๊ธˆ ๊ณต๋ถ€ํ•˜์˜€์„ ๋ฟ ์‹ค์ œ๋กœ ๊ตฌํ˜„ํ•˜์—ฌ ํ•™์Šตํ•˜์ง€๋Š” ์•Š์•˜๊ธฐ ๋•Œ๋ฌธ์— ์ง€๊ธˆ์€ ์„ค๋ช…์„ ์ž˜ ํ•  ์ˆ˜ ์—†์„ ๊ฒƒ ๊ฐ™๋‹ค. (๋‚˜์ค‘์— ๋‹ค์‹œ ๊ณต๋ถ€ํ•ด์•ผ๊ฒ ๋‹ค.)


Trajectory GRU Model

Trajectory GRU๋ฅผ ์ œ์‹œํ•œ ๋…ผ๋ฌธ์˜ ์ฃผ์žฅ์€ ๋Œ€๋žต ์ด๋Ÿฌํ–ˆ๋‹ค.

  • Trajectory GRU๋Š” ์ด์ „ ์ƒํƒœ์™€ ํ˜„์žฌ ์ž…๋ ฅ์„ ๊ฒฐํ•ฉํ•˜์—ฌ Local Information์„ ํ™œ์šฉํ•œ๋‹ค.
  • ConvLSTM๊ณผ ConvGRU์˜ Invariant Filter์™€ ๋‹ค๋ฅธ Variant ์„ฑ๊ฒฉ์˜ Filter๋ฅผ ๊ฐ€์ง„๋‹ค.
  • ์—ฐ๊ฒฐ๊ตฌ์กฐ์™€ Filter Weight๊ฐ€ ์œ ์—ฐํ•˜๋‹ค.
  • ์—ฐ์‚ฐ๋น„์šฉ์ด ๋ณด๋‹ค ์ตœ์ ํ™”๋˜์—ˆ๋‹ค.
  • ๋‹ค๋ฅธ ๋ชจ๋ธ์— ๋น„ํ•ด ๋†’์€ ์„ฑ๋Šฅ์„ ๋ณด์—ฌ์ค€๋‹ค.

์˜ˆ์ธก ๊ฒฐ๊ณผ

์šฐ๋ฆฌ์˜ ๋ชจ๋ธ์ด ํ•™์Šตํ•˜์—ฌ ์ตœ์ข…์ ์œผ๋กœ ํ…Œ์ŠคํŠธ ๋ฐ์ดํ„ฐ์…‹์— ๋Œ€ํ•ด ์ถ”๋ก ํ•œ ๊ฒฐ๊ณผ๋Š” ๋‹ค์Œ๊ณผ ๊ฐ™์•˜๋‹ค.

๋‹ค์Œ ๊ทธ๋ฆผ์€ $T-15$, $T-10$, $T-5$, $T$ ์‹œ์ ์˜ ์ด๋ฏธ์ง€๋ฅผ Input์œผ๋กœ ๋ฐ›์€ ๋ชจ๋ธ์ด $T+5$ ์‹œ์ ์˜ ๊ฐ•์šฐ ์ด๋ฏธ์ง€๋ฅผ ์˜ˆ์ธกํ•˜๋Š” ๊ฒƒ์„ ๋ณด์—ฌ์ค€๋‹ค.


์˜ˆ์ธก ๋ฐ˜์‚ฌ๋„์™€ ์‹ค์ œ ๋ฐ˜์‚ฌ๋„(๋นจ๊ฐ•์ƒ‰ ์‚ฌ๊ฐํ˜•)

๊ฒฐ๊ณผ์ ์œผ๋กœ ํ”„๋กœ์ ํŠธ์˜ ๊ฒฐ๋ก ์€ ์ด๋Ÿฌํ–ˆ๋‹ค.

  • RainNet์€ ConvLSTM2D ๋ชจ๋ธ์— ๋น„ํ•ด ํ•™์Šต๋น„์šฉ ๋Œ€๋น„ ์•ฝ๊ฐ„ ๋” ๋†’์€ ์ •ํ™•๋„๋ฅผ ๋ณด์—ฌ์ฃผ์—ˆ๋‹ค. ๋‹ค๋งŒ, ์ด๋Š” ConvLSTM ๋ชจ๋ธ์ชฝ์˜ ํ•™์Šต์กฐ๊ฑด์ด ๋ถˆ์•ˆ์ •ํ–ˆ๊ธฐ ๋•Œ๋ฌธ์— ํ™•์‹ ํ•  ์ˆ˜๋Š” ์—†์—ˆ๋‹ค.
  • ์•ž์„  ๋„ค ์‹œ์ ์˜ ๋ ˆ์ด๋” ๊ธฐ๋ฐ˜ ๊ธฐ์ƒ์ด๋ฏธ์ง€๋ฅผ ์ด์šฉํ•˜์—ฌ ๊ทธ ๋‹ค์Œ ์‹œ์ ์˜ ์ด๋ฏธ์ง€๋ฅผ ์˜ˆ์ธกํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์—ˆ๋‹ค.
  • Trajectory GRU ๋ชจ๋ธ, Time2Vec์„ ์ด์šฉํ•˜์—ฌ ๋” ๋†’์€ ์ •ํ™•๋„์˜ ๊ฐœ์„ ์„ ๊ธฐ๋Œ€ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์—ˆ์ง€๋งŒ, ์‹œ๊ฐ„๊ด€๊ณ„์ƒ ๋ชจ๋‘ ๊ตฌํ˜„ํ•  ์ˆ˜๋Š” ์—†์—ˆ๋‹ค.

๊ทธ๋ฆฌ๊ณ  ์ด๋ ‡๊ฒŒ ๋ˆˆ์œผ๋กœ ์˜ˆ์ธก๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋ณด๋Š” ๊ฒƒ์€ ๋ชจ๋ธํ•™์Šต์ด ์ž˜ ๋˜์—ˆ๋Š”์ง€์— ๋Œ€ํ•œ ์ •๋Ÿ‰์ ์ธ ํŒ๋‹จ์˜ ๊ทผ๊ฑฐ๋กœ๋Š” ๋นˆ์•ฝํ–ˆ๋‹ค. ์‹ค์ œ๋กœ Dacon์—์„œ ๋ชจ๋ธ ์„ฑ๋Šฅ์„ ํ‰๊ฐ€๋ฐ›์„ ๋•Œ๋Š”, Precipitation Nowcasting ๋ถ„์•ผ์˜ Criterion์ด ์ ์šฉ๋˜์–ด ๊ทธ ๊ฐ’์„ ๊ธฐ์ค€์œผ๋กœ ๋ชจ๋ธ์˜ ํ…Œ์ŠคํŠธ ์„ฑ๋Šฅ์ด ์ธก์ •๋˜์—ˆ๋‹ค.

ํ”„๋กœ์ ํŠธ ๊ฒฐ๊ณผ

์ตœ์ข…์ ์œผ๋กœ ์ธ๊ณต์‹ ๊ฒฝ๋ง์„ ํ™œ์šฉํ•œ ๊ฐ•์šฐ์˜ˆ์ธก ํ”„๋กœ์ ํŠธ, ๋Œ“๊ธ€ ์˜ค์—ผ๋„ ๋ถ„์„ ํ”„๋กœ์ ํŠธ 2๊ฐœ ๋ชจ๋‘ ๊ต์œก๊ณผ์ •์—์„œ ์šฐ์ˆ˜์ž‘์œผ๋กœ ์„ ์ •๋˜์—ˆ๋‹ค! ์ด๋•Œ ์™„์ „ ๊ธฐ๋ถ„์ข‹์•˜๋‹ค. ใ…Žใ…Ž

ํ•˜์ง€๋งŒ ์ฝ”๋กœ๋‚˜ ๋•Œ๋ฌธ์—.. "2020 ๊ฐ•์› BigData Forum"์—์„œ ์ง„ํ–‰๋  ์˜ˆ์ •์ด์—ˆ๋˜ ๊ต์œก์ƒ ์šฐ์ˆ˜ ํ”„๋กœ์ ํŠธ ์‹œ์—ฐํšŒ์™€ ํฌ์Šคํ„ฐ ์ „์‹œ๊ฐ€ ๋ชจ๋‘ ์ทจ์†Œ๋˜์–ด ๋ฒ„๋ ธ๋‹ค.

ํ•˜์ง€๋งŒ! ์•Œ๊ณ ๋ณด๋‹ˆ ํฌ๋Ÿผ ์ž์ฒด๋Š” ์ทจ์†Œ๋œ ๊ฒƒ์ด ์•„๋‹ˆ์—ˆ๋‹ค. ๋‹น์‹œ์— ์ฝ”๋กœ๋‚˜๊ฐ€ ์‹ฌํ•ด์ ธ์„œ 50๋ช… ์ด์ƒ์€ ๋ชจ์ผ ์ˆ˜ ์—†์—ˆ๋Š”๋ฐ, ๊ทธ ๋•Œ๋ฌธ์— ํ•™์ƒ๋“ค์€ ์ฐธ์„ํ•˜์ง€ ์•Š๊ฒŒ ๋˜๊ณ  ์ผ๋ถ€ ๊ด€๊ณ„์ž๋“ค๋งŒ ๋ชจ์—ฌ์„œ ์†Œ์†Œํ•˜๊ฒŒ ํ–‰์‚ฌ๊ฐ€ ์ง„ํ–‰๋˜์—ˆ๋˜ ๊ฒƒ์ด๋‹ค. ๊ทธ๋•Œ ์ฐํžŒ ์‚ฌ์ง„๋“ค ์ค‘์—๋Š” ๋ณธ ๊ต์œก๊ณผ์ •์˜ ์šฐ์ˆ˜์ž‘์œผ๋กœ ์ „์‹œ๋œ ๋‚˜์˜ ์ž‘ํ’ˆ ์‚ฌ์ง„๋„ ์žˆ์—ˆ๋‹ค! ใ…Žใ…Žใ…Ž


2020 ๊ฐ•์› BigData Forum

์ž˜ ๋ณด๋ฉด.. ๋‚ด ์ด๋ฆ„์ด ์ ํžŒ ํฌ์Šคํ„ฐ๊ฐ€ 2๊ฐœ ์žˆ๋‹ค. ใ…Žใ…Ž

๊ฒฐ๊ณผ์ ์œผ๋กœ 5๊ฐœ์›” ๋™์•ˆ์˜ ๊ต์œก๊ณผ์ • + ํ•œ ๋‹ฌ ๋™์•ˆ์˜ ํ”„๋กœ์ ํŠธ์— ์Ÿ์€ ๋…ธ๋ ฅ์ด ๋น›์„ ๋ฐœํ•˜๊ฒŒ ๋˜์—ˆ๋‹ค! ์—ญ์‹œ ๋…ธ๋ ฅ์€ ๋ฐฐ์‹ ํ•˜์ง€ ์•Š๋Š”๋‹ค. ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ  6๊ฐœ์›”(840์‹œ๊ฐ„) ๋™์•ˆ ํ•ด๋‹น ๊ต์œก๊ณผ์ •์„ ์ž˜ ์ด์ˆ˜ํ–ˆ๋‹ค๋Š” ์ˆ˜๋ฃŒ์ฆ๋ช…์„œ๋„ ๋ฐ›์•˜๋‹ค. ์™„์ „ ๋ฟŒ๋“ฏ ใ…Žใ…Ž


๊ต์œก๊ณผ์ • ์ˆ˜๋ฃŒ์ฆ!!

๊ต์œก๊ณผ์ •์„ ์ˆ˜๊ฐ•ํ•œ ์‹œ๊ธฐ๋Š” ๋Œ€ํ•™์› ์„์‚ฌ 1ํ•™๊ธฐ์˜€๋Š”๋ฐ, ๋Œ€ํ•™์› ์ˆ˜์—… ๋ฐ ์—ฐ๊ตฌ๋ฅผ ์ง„ํ–‰ํ•˜๋ฉด์„œ ๋™์‹œ์— ๊ต์œก๊ณผ์ •์„ ์ˆ˜๊ฐ•ํ•˜๊ณ  ์ตœ์ข… ํ”„๋กœ์ ํŠธ๊นŒ์ง€ ์ง„ํ–‰ํ•˜๋А๋ผ ์ •๋ง ์—„์ฒญ๋‚˜๊ฒŒ ๋ฐ”๋นด๋‹ค. ๊ณผ์žฅ์ด ์•„๋‹ˆ๊ณ , ์•„์นจ 7์‹œ์— ์ผ์–ด๋‚˜ ์ „๋‚ ์— ๋ฐ€๋ฆฐ ์ฝ”๋”ฉ ๊ณต๋ถ€๋ฅผ ํ•˜๊ณ , ์•„์นจ์— ์—ฐ๊ตฌ์‹ค์— ์ถœ๊ทผํ•˜์—ฌ ๋Œ€ํ•™์› ์ˆ˜์—… ๋ฐ ์—ฐ๊ตฌ๋ฅผ ์ง„ํ–‰ํ•˜๊ณ , ์ €๋… ์ดํ›„๋ถ€ํ„ฐ ์ž ๋“ค๊ธฐ ์ „๊นŒ์ง€ ๋‹ค์‹œ ์ฝ”๋”ฉ์„ ํ•˜๋Š” ๋ฏธ์นœ ์ผ์ •์ด 6๊ฐœ์›” ๋™์•ˆ ์ง„ํ–‰๋˜์—ˆ๋‹ค!! ๋„ˆ๋ฌด ํž˜๋“ค์–ด์„œ ์ค‘๊ฐ„์— ๋Œ€ํ•™์›์ด๋‚˜ ๊ต์œก๊ณผ์ • ๋‘˜ ์ค‘ ํ•˜๋‚˜๋ฅผ ํฌ๊ธฐํ•ด์•ผ ํ•˜๋‚˜.. ์ง„์ง€ํ•˜๊ฒŒ ์ƒ๊ฐํ–ˆ๋‹ค. ์›” 40๋งŒ์›์˜ ๊ต์œก์ˆ˜๋‹น์ด ์—†์—ˆ๋‹ค๋ฉด ์ง„์ž‘์— ๊ทธ๋งŒ๋‘์—ˆ์„์ง€๋„ ๋ชจ๋ฅด๊ฒ ๋‹ค.

์—ฌ๋Ÿฌ๊ฐ€์ง€๋กœ ํž˜๋“  ์ ์ด ๋งŽ์•˜์ง€๋งŒ, 6๊ฐœ์›” ๋™์•ˆ ์ •๋ง๋กœ ๋งŽ์€ ๊ฒƒ์„ ๋ฐฐ์› ๋‹ค. ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ  ์ตœ์ข… ํ”„๋กœ์ ํŠธ๋ฅผ ์ง„ํ–‰ํ•˜๋ฉฐ ์ „์— ๋ฐฐ์šด ์ง€์‹๋“ค์„ ์‹ค์ œ๋กœ ํ™œ์šฉํ•ด๋ณผ ๊ธฐํšŒ๊ฐ€ ์žˆ์–ด์„œ ๋” ์ข‹์•˜๋‹ค.

๊ต์œก๊ณผ์ • ๋™์•ˆ ์นœ์ ˆํ•˜๊ฒŒ ํ•™์ƒ๋“ค์„ ์ด๋Œ์–ด์ฃผ์‹  ๊ฐ•์›๋Œ€ํ•™๊ต ์œตํ•ฉ๋ณด์•ˆ์‚ฌ์—…๋‹จ์˜ ์ด์ˆ˜์•ˆ ์„ ์ƒ๋‹˜๊ป˜ ์ง„์‹ฌ์œผ๋กœ ๊ฐ์‚ฌ๋ฅผ ๋“œ๋ฆฐ๋‹ค. ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ  ๋Œ€ํ•™์› ์„์‚ฌ ์ฒซ ํ•™๊ธฐ์— ๋”ด์ง“ํ•˜๋Š” ์ œ์ž๋ฅผ ๊ด€๋Œ€ํ•˜๊ฒŒ ๋ด์ฃผ์…จ๋˜ ์ง€๋„๊ต์ˆ˜ HSK ๊ต์ˆ˜๋‹˜๊ป˜๋„ ๊ฐ์‚ฌ์˜ ๋ง์”€์„ ๋“œ๋ฆฐ๋‹ค.


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