02.1 퍼셉트론이란?
퍼셉트론*은 다수의 신호를 입력으로 받아 하나의 신호를 출력합니다. 여기서 말하는 신호란 전류나 강물처럼 흐름이 있는 것을 상상하면 좋습니다. 전류가 전선을 타고 흐르는 전자를 내보내듯, 퍼셉트론 신호도 흐름을 만들고 정보를 앞으로 전달합니다. 다만, 실제 전류와 달리 퍼셉트론 신호는 ‘흐른다/안 흐른다(1이나 0)’의 두 가지 값을 가질 수 있습니다. 이 책에서는 1을 ‘신호가 흐른다’, 0을 ‘신호가 흐르지 않는다’라는 의미로 쓰겠습니다.
- 이번 장에서 기술하는 퍼셉트론은 정확히는 ‘인공 뉴런’ 혹은 ‘단순 퍼셉트론’으로 불리는 것입니다. 단, 기본적인 처리는 거의 비슷하니 이 책에서는 단순히 ‘퍼셉트론’이라 하겠습니다.
그림 2-1 입력이 2개인 퍼셉트론
마법 고양이 지니가 뉴런의 신호 흐름을 도로시와 토토에게 친절하게 가르쳐줍니다.
[그림 2-1]은 입력으로 2개의 신호를 받은 퍼셉트론의 예입니다. x1과 x2는 입력 신호, y는 출력 신호, w1과 w2는 가중치를 뜻합니다(w는 weight의 머리글자죠). 그림의 원을 뉴런 혹은 노드라고 부릅니다. 입력 신호가 뉴런에 보내질 때는 각각 고유한 가중치가 곱해집니다(w1x1, w2x2). 뉴런에서 보내온 신호의 총합이 정해진 한계를 넘어설 때만 1을 출력합니다(이를 ‘뉴런이 활성화한다’라 표현하기도 합니다). 이 책에서는 그 한계를 임계값이라 하며, 그리스 문자 θ(theta, 세타)로 나타냅니다.
도로시가 큰 레버를 당겨 전구를 켭니다. 신호의 합이 임계값(θ)을 넘을 때 비로소 전구가 활성화되는 모습입니다.
퍼셉트론의 동작 원리는 이게 다입니다! 이상을 수식으로 나타내면 [식 2.1]이 됩니다.
*y* = 1 (*w*1*x*1 + *w*2*x*2 > *θ*) [식 2.1]
퍼셉트론은 복수의 입력 신호 각각에 고유한 가중치를 부여합니다. 가중치는 각 신호가 결과에 주는 영향력을 조절하는 요소로 작용합니다. 즉, 가중치가 클수록 해당 신호가 그만큼 더 중요함을 뜻합니다.
반려견 토토가 1kg짜리 가중치(w) 뼈다귀를 입에 물고 신호의 영향력을 나타내고 있습니다.
NOTE_ 가중치는 전류에서 말하는 저항에 해당합니다. 저항은 전류의 흐름을 억제하는 매개변수로, 저항이 낮을수록 큰 전류가 흐릅니다. 한편 퍼셉트론의 가중치는 그 값이 클수록 강한 신호를 흘려보냅니다. 이처럼 서로 작용하는 방향은 반대지만, 신호가 얼마나 잘(혹은 어렵게) 흐르는가를 통제한다는 점에서 저항과 가중치는 같은 기능을 합니다.