Lecture1. Introduction to Deep Learning for Computer Vision.

• 1.1 컴퓨터 비전분야 속 딥러닝  
• 1.2 허블과 비셀실험
• 1.3 컴퓨터 비전기기술의 미래

1.1 컴퓨터 비전분야 속 딥러닝

1강에서는 컴퓨터 비전의 역사와 컴퓨터 비전분야에서의 딥러님의 역사를 설명한다. 컴퓨터 비전의 개념적 출발점이라고 할 수 있는 허블(Huble)과 비셀(Wisel)의 고양이 뇌 실험(1959)부터 AI의 암흑기를 거쳐 2012년 Alex net 이후부터 오늘날의 CNN(convolutional neural network)에 이르기까지 어떻게 발전해 왔는지를 얘기하고, 앞으로 컴퓨터 비젼 분야의 발전 가능성에 대한 소개이다.

본격적인 머신러닝에서 딥러닝으로의 강의는 2강부터 이어진다.

1강에서 이해하고 넘어가면 좋을 부분은 컴퓨터 비전이 머신러닝 부분에서 이룬 성과와 우리가 이 강의를 통해서 공부할 부분이 AI분야의 어느 위치의 공부인지 인덱스를 확인하는 것과, 허블과 비셀의 고양이 실험이 의미하는 부분이다.

1.2 허블과 비셀실험

([참고자료: 딥러닝 일러스트레이티드 p.4~8], 본문PDF )

허블과 비셀은 투광기를 사용해 마취된 고양이에게 슬라이드를 보여주면서 고양이의 시각피질에 있는 뉴런의 활동을 기록했습니다. 이 실험은 오래전 실험의 환경이 지금과 달리 사람이 수동적으로 슬라이드를 교체해야하는 환경 때문에 우연히 얻어진 결과 에서 비롯됩니다.  허블과 비셀의 초기 실험결과는 실망스러웠습니다. 간단한 모양의 슬라이드를 고양이에게 보여주었으나, 시각피질의 뉴런은 아무런 반응도 하지 않았습니다. 고양이의 시각적 자극을 위해 팔을 휘두르는 등의 동작을 해 보았지만, 아무런 결과도 얻을 수 없었습니다. 그러나 우연히 영사기에서 슬라이드를 교체하는 작업이 있는 순간, 고양이 뇌에 심어둔 전기 기록장치가 틱틱 소리를 내는 것을 발견하였습니다. 이 틱틱 소리는 일차 시각피질의 뉴런이 활성화 되었다는 것을 의미합니다. 이들은 추가 실험을 통해 눈에서 시각정보가 입력받은 뉴런이 일반적으로 단순한 직선 모서리(edge)에 제일 민감하게 반응한다는 것을 발견했습니다.

그들은 이 세포에 단순뉴럴(simple neuron)이란 이름을 붙였고, 이 단순뉴럴 반응이 특정 방향의 모서리에 최적화 되어 있다는 것을 알아냈습니다. 특정모서리 방향을 전문으로 감지하는  단순뉴런이 많이 모이면 360도 회전을 표현할 수 있고, 이런 모서리- 회전 감지 뉴런은 정보를 다수의 복잡한 뉴런(complex neuron)에 전달합니다. 복잡한 뉴런은 단순한 유런이 이미 처리한 시각 정보를 받기 때문에 여러 방향의 직선을 더 복잡한 모양으로 연결 할 수 있습니다.

이제 이 1959년의 고양이 실험이 어떻게 딥러닝으로 이어졌는지 미리 살펴보겠습니다. 사실 이 노트를 처음부처 본 사람이라면, 베이직 지식으로 이미 짐작 할 수 있을 것입니다.