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실시간 데이터 분석의 성능개선을 위한 적응형 학습 모델 연구
A Study on Adaptive Learning Model for Performance Improvement of Stream Analytics 원문보기

융합정보논문지 = Journal of Convergence for Information Technology, v.8 no.1, 2018년, pp.201 - 206  

구진희 (목원대학교 정보통신융합공학부)

초록
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최근 인공지능을 구현하기 위한 기술들이 보편화되면서 특히, 기계 학습이 폭넓게 사용되고 있다. 기계 학습은 대량의 데이터를 수집하고 일괄적으로 처리하며 최종 조치를 취할 수 있는 통찰력을 제공하나, 작업의 효과가 즉시 학습 과정에 통합되지는 않는다. 본 연구에서는 비즈니스의 큰 이슈로서 실시간 데이터 분석의 성능을 개선하기 위한 적응형 학습 모델을 제안하였다. 적응형 학습은 데이터세트의 복잡성에 적응하여 앙상블을 생성하고 알고리즘샘플링 할 최적의 데이터 포인트를 결정하는데 필요한 데이터를 사용한다. 6개의 표준 데이터세트를 대상으로 한 실험에서 적응형 학습 모델은 학습 시간과 정확도에서 분류를 위한 단순 기계 학습 모델보다 성능이 우수하였다. 특히 서포트 벡터 머신은 모든 앙상블의 후단에서 우수한 성능을 보였다. 적응형 학습 모델은 시간이 지남에 따라 다양한 매개변수들의 변화에 대한 추론을 적응적으로 업데이트가 필요한 문제에 폭넓게 적용될 수 있을 것으로 기대한다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Recently, as technologies for realizing artificial intelligence have become more common, machine learning is widely used. Machine learning provides insight into collecting large amounts of data, batch processing, and taking final action, but the effects of the work are not immediately integrated int...

주제어

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 6 가지의 표준 분류 데이터세트에 대한 실험은 기존의 원형 선택 방법과 비교하여 본 방법의 능력을 분석하기 위해 수행되었다. 대규모 데이터세트에 대해서는 엄청난 양의 계산 리소스와 학습 시간이 필요하기 때문에 샘플 수가 비교적 적은 데이터세트에 대해 선정하였다.
  • 실시간 스트림 분석에서 데이터는 도착하자 마자 처리되어야 하며 통찰력은 신속하게 생성되어야 한다. 본 연구에서는 이를 해결하기 위한 접근법으로 적응형 학습(Adaptive Learning) 모델을 제안하고자 한다.
  • 그러나 다양한 매개 변수 체제로 인해 시간이 지남에 따라 변화하는 모델과 데이터의 비선형성 문제 등은 실시간 예측에서 매우 중요한 문제로 부각되었다. 본 연구에서는 정상인 상태를 학습하고 편차가 발생하면 새로운 모델을 신속하게 학습하는 적응형 학습 모델을 제안하였다. 적응형 학습에서 알고리즘은 의사 결정을 내리고 기존 데이터 및 설정에서 이미 가지고 있는 정보를 기반으로 학습 프로세스를 조정할 수 있다.
  • 따라서 시간이 지남에 따라 변화하는 통계 모델에 대해서 추론을 적응적으로 업데이트하기 위한 알고리즘을 설계할 필요가 있다. 본 연구에서는 정상인 상태를 학습하고 편차가 발생하면 새로운 모델을 신속하게 학습하는 적응형 학습 알고리즘을 제안하였다. 적응형 학습에서 알고리즘은 의사 결정을 내리고 기존 데이터 및 설정에서 이미 가지고 있는 정보를 기반으로 학습 프로세스를 조정할 수 있다.

가설 설정

  • Fig. 1의 (b)에서 레이블이 같은 두 개의 엔티티 (즉, 샘플 또는 프로토타입)는 편의상 동일하다고 가정한다. 그렇지 않으면 이질적으로 판단하며 따라서 이질적 샘플 사이에 0이 아닌 거리가 필요하다[12,13].
  • 전통적인 단순 기계 학습에서는 실시간을 위한 추적(Tracking) 솔루션에 많은 관심을 기울이지 않았다. 이 경우 비즈니스 솔루션은 단순화되며 시간이나 공간 또는 다른 차원에서 변화하지 않는다는 것을 가정한다. 그러나 실제로 모든 모델은 시간이 지남에 따라 진화하고 관련된 엔티티가 다양하기 때문에 시간이나 공간 그리고 또 다른 차원에서 혼합을 조정하고 적응적인 변경이 필요할 수 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
적응형 학습에서 두 가지 유형의 적응 설정은 무엇인가? 적응형 학습에서 알고리즘은 의사 결정을 내리고 기존 데이터 및 설정에서 이미 가지고 있는 정보를 기반으로 학습 프로세스를 조정할 수 있다. 두 가지 유형의 적응 설정이 고려되어야 하는데, 첫 번째는 알고리즘이 데이터 집합의 복잡성에 적응하여 앙상블을 반복적으로 생성함으로써 새로운 가설을 추가하는 것이다. 두 번째 설정에서 알고리즘은 샘플링 할 데이터 포인트를 적응적으로 선택하도록 허용하는 보다 일반적인 접근 방식이다. 이 접근법은 특히 데이터 포인트를 획득하는 데 드는 비용이 매우 많이 드는 분야에서 아주 유용하다[14-17].
기계 학습이란 무엇인가? 인공지능을 구현하기 위한 방법 중에서 특히 기계 학습은 분류, 예측, 변이 감지, 클러스터링과 같은 분야에 폭넓게 사용되는 기술이다. 일상생활이나 다양한 산업군에서 발생하는 데이터 스트림의 분석을 통해 비즈니스의 가치, 제품의 불량 여부, 기기 고장 예측, 구매 예측 등 일상생활의 많은 관심사항을 예측하는데 활용될 뿐만 아니라 금융 산업에서는 지난 20년 동안 시장 방향 예측[2], 감성 분석, 포트폴리오 최적화, 신용 위험, 파산과 같은 금융의 복잡한 문제를 해결하는데 서포트 벡터 머신, 신경망 네트워크, 의사 결정 트리, 강화 학습, 유전 프로그래밍 등의 기계 학습 모델이 널리 적용되어 왔다[3].
지도된 기계 학습의 가장 큰 단점은 무엇인가? 통계가 단어나 구문과 같은 기능을 결정할 때 인간의 직관보다 일반적으로 더 낫기 때문에 더 정확하다. 그러나 지도된 기계 학습의 가장 큰 단점은 레이블이 있는 예제가 필요하다는 것이다. 레이블이 너무 적거나 레이블이 전체 데이터세트를 나타내지 않으면 정확도가 낮거나 특정 도 메인에만 한정된다[6].
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