역전파

역전파(Backpropagation)는 먼저 계산 결과와 정답의 오차를 구해 이 오차에 관여하는 값들의 가증치를 수정하여 오차가 작아지는 방향으로 일정 횟수를 반복해 수정하는 방법이다. 오차역전파 또는 오류역전파라고도 불린다.

개요

역전파 알고리즘은 사슬 규칙을 이용하는 기울기 기반 최적화 알고리즘에 따라 인공신경망(ANN)을 효율적으로 훈련시키는 데 사용되는 방법이다. 이 역전파의 주요 특징은 학습 중인 작업을 수행할 수 있을 때까지 네트워크를 개선하기 위해 가중치 업데이트를 계산하는 반복적이고 재귀적이며 효율적인 방법이다. 역전파는 네트워크 설계 시 활성화 함수의 파생물을 알아야 한다. 자동 미분은 파생물을 훈련 알고리즘에 자동 및 분석적으로 제공할 수 있는 기술이다.

구동 방식

1. 임의의 초기 가중치($W$)를 준 뒤 결과 ($Y_{out}$)를 계산한다.
2. 계산 결과와 우리가 원하는 값 사이의 오차를 구한다.
3. 경사 하강법을 이용해 바로 앞 가중치를 오차가 작아지는 방향으로 업데이트한다.
4. 위 과정을 더이상 오차가 줄어들지 않을 때까지 반복한다.

여기서 '오차가 작아지는 방향으로 업데이트한다'는 의미는 미분 값이 0에 가까워지는 방향으로 나아간다는 말이다. 즉, '기울기가 0이 되는 방향'으로 나아가야 하는데, 이 말은 가중치에서 기울기를 뺐을 때 가중치의 변화가 전혀 없는 상태를 말한다. 따라서 오차역전파를 다른 방식으로 표현하자면 가중치에서 기울기를 빼도 값의 변화가 없을 때까지 계속해서 가중치 수정 작업을 반복하는 것이다. 이를 수식으로 표현하면 $W(t+1)=Wt-{\partial _{\text{오 차 }} \over \partial W}$, 새 가중치는 현 가중치에서 '가중치에 대한 기울기'를 뺀 값이다.

참고자료

• eccjang, 〈오차역전파〉, 《인코덤》, 2019-01-07
• 〈Backpropagation〉, 《위키피디아》
• 〈모두의 딥러닝〉, 《더북》

같이 보기

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