1.1)　💫 가랏, [ 퍼셉트론 ] !!

인류는 약 1만 2000천년 전 발생한 농업혁명의 시작으로 제1,2차 산업혁명과 3차 산업혁명을 거쳐 빠르게 발전해 왔다.
그 결과 오늘날 우리 사회를 뜨겁게 달구고 있는 화두, 인공지능의 등장으로 제 4차 산업혁명의 시대가 열렸다.
그리고 현재 인공지능은 우리 삶과 산업 전반을 변화시키고 있다. 저명한 미래학자인 레이 커즈와일은 이렇게 말했다. “20년 후 인류 전체의 지성보다 뛰어난 초지능 인공지능이 출현하게 될 것이라고, 그렇다 인공지능으로 인해 우리 인류는 새로운 패러다임의 변화를 맞이했다.
인류에게 커다란 도약이었던 인간 달 착륙, 인간이 달의 첫 발을 내딛은지 53년이 지났고, 우리는 또 한 번의 위대한 도약을 위해 인공지능에 첫 발을 내디딜 준비를 하고 있다. 한 인간에게는 작은 발걸음이었지만, 인류에게는 커다란 도약이 되길 바라며 인공지능의 꽃 퍼셉트론을 설명하겠다.

그러면 퍼셉트론이란 무엇인가..?

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장한결: 퍼셉트론이 뭐냐고 물어본다면 대답해 드리는게 인지상정 !
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퍼셉트론

퍼셉트론(perceptron)은 다수의 신호를 입력으로 받아 하나의 신호를 출력하는 인공신경망의 한 종류이다.

위 그림은 입력으로 2개의 신호를 받은 퍼셉트론의 예시이다.

• $x1$과 $x2$는 입력 신호 $y1$과 $y2$는 출력 신호 $w1$과 $w2$는 가중치이다.
• 그림의 원을 뉴런 혹은 노드라고 부른다.

입력 신호가 뉴런에 보내질 때 각각 고유한 가중치가 곱해지고 가중치가 곱해진 신호가 정해진 한계(임계치 $\theta$)를 넘어설 때만 1을 출력한다.
위 설명은 퍼셉트론의 작동원리를 설명한 것이고 수식으로 나타내면 아래와 같다.

📌[식 1.1]

가중치는 각 신호가 결과에 주는 영향력을 조절하는 요소로 가중치가 클수록 해당 신호가 그만큼 더 중요함을 뜻한다.

논리 회로 구현하기

• AND 게이트
  논리 회로를 알아보는 첫걸음으로 AND 게이트를 살펴보자
  AND 게이트는 입력이 둘이고 출력은 하나며 두 입력이 모두 1일 때만 1을 출력하고, 그 외에는 0을 출력한다.

  $x1$　　　　　$x2$	y
  0　　　　　　0	0
  1　　　　　　0	0
  0　　　　　　1	0
  1　　　　　　1	1

  📌[그림 1-1]

  위 표는 AND 게이트의 진리표이다. AND 게이트를 퍼셉트론으로 표현하기 위해 할 일은 진리표대로 작동하도록 하는 $w1$, $w2$, $\theta$,의 값을 정하는 것이다. 예를 들어 ($w1$, $w2$, $\theta$) 가 (0.5, 0.5, 0.7)인 경우를 생각해 보자
  $x1$ = 0, $x2$ = 0, y =0 일 때, 계산을 해보면 (0.5 ∗ 0) + (0.5 ∗ 0) = 0 $\le$ 0.7 이므로 만족시킨다.
  마찬가지로, 　 $x1$ = 1, $x2$ = 0, y =0 일 때를 계산해 보면 (0.5 ∗ 1) + (0.5 ∗ 0) = 0.5 $\le$ 0.7 로 만족시킨다.
  나머지도 계산해 보면 다 만족하므로 (w1, w2, θ) 가 (0.5, 0.5, 0.7)인 경우는 AND 게이트를 만족시키는 값이다. 이렇게 AND 게이트를 만족하는 매개변수 조합은 무한히 많다.
  

• NAND 게이트
  NAND는 Not AND를 의미하며, 그 동작은 AND 게이트의 출력을 뒤집은 것이 되므로 $x1$과 $x2$가 모두 1일 때만 0을 출력하고, 그 외에는 1을 출력한다. 진리표로 나타내면

  $x1$　　　　　$x2$	y
  0　　　　　　0	1
  1　　　　　　0	1
  0　　　　　　1	1
  1　　　　　　1	0

  📌[그림 1-2]

  NAND 게이트가 만들어지는 매개변수 값의 조합은 ($w1$, $w2$, $\theta$) 가 (-0.5, -0.5, -0.7)인 경우가 있다. AND 게이트를 만족시키는 매개변수 값에 부호를 모두 반전하면 NAND 게이트가 된다.

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• OR 게이트
  OR 게이트는 입력 신호 중 하나 이상이 1이면 출력이 1이 되는 논리 회로이다. 진리표로 나타내면 아래와 같다.

  $x1$　　　　　$x2$	y
  0　　　　　　0	0
  1　　　　　　0	1
  0　　　　　　1	1
  1　　　　　　1	1

  📌[그림 1-3]

  그러면 OR 게이트는 어떻게 설정하면 될까? 잠시 생각을 한 후 설명을 듣는 것을 추천한다.
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  다양한 조합이 있겠지만 하나 예를 들면 ($w1$, $w2$, $\theta$)를 (0.5, 0.5, 0.2)로 설정하면 된다. 위에 예로 들었던 AND 게이트와 비교해 보면 가중치의 값은 같은데 임계값이 더 낮게 설정이 돼있는것을 확인할 수 있다.
  그 이유는 임계값을 낮출수록 1을 출력하기 쉬워지기 때문이다.

지금까지 단순한 논리 회로에 대해 알아보았다.

가중치와 임계값을 정하는 방식은 나중에 기하학적인 설명을 들어야 알 수 있으므로 지금은 그냥 넘어가도록 하겠다.