인공지능의 이해와 실습(놀랍게 쉬운)

■ 이 책의 특징

● 이 책의 목표 중·고등학생, 일반인, 대학 인공지능 교양 강좌에 적합한 내용과 수준으로 인공지능 사고(AI Thinking)을 신장시키는데 목표를 두고 기획되었습니다.



● 인공지능의 이론과 지식 15주, 인공지능 개발 실습 15주 한 학기 스케줄에 맞춰 이론과 실습을 함께 교육할 수 있어 인공지능 소양과 사고를 길러줍니다. 실습은 ML4Kids, 스크래치, 엠블록을 다양하게 적용합니다.



● 인공지능을 균형 있게 이해하고 효과적으로 활용할 수 있는 능력 신장 인공지능을 제대로 알고 초지능 사회의 일원으로 올바른 소양을 길러나갈 수 있는 길잡이가 되어 드릴 것입니다.

Part 1 인공지능의 이해

Chapter 1. 인공지능의 개요

1 지능과 인공지능

1 지능의 정의

2 인공지능과 컴퓨팅 기기

3 인공지능의 기초와 응용



2 컴퓨팅 사고

1 사고력과 기계적 사고

2 컴퓨팅 사고의 개념

3 컴퓨팅 사고의 하위 요소



3 사고력 실습

1 컴퓨팅 사고력 실습

2 인공지능 실습

3 특이점 이후의 인공지능



Chapter 2. 인공지능의 역사

1 인공지능의 시작

1 용어의 기원

2 초기 발전과 긍정적 전망(1956-1974년)

3 인공지능의 첫 번째 암흑기(1974 -1980년)

4 꾸준한 연구(1980-1987년)

5 인공지능의 두 번째 겨울(1987-1993년)

6 신경망의 개발과 인공지능의 붐

7 인공지능은 어디까지 왔고 미래는 어떨까?



2 인공지능의 발전

1 인공지능의 역사적인 개념의 변천사

2 약인공지능과 강인공지능, 인공 일반지능(AGI)



Chapter 3. 문제와 탐색

1 문제와 문제 해결

2 인간적인 탐색, 휴리스틱

3 탐색의 구조적 표현, 컴퓨팅 사고

4 휴리스틱 알고리즘

[시뮬레이션] 다양한 휴리스틱 알고리즘

[코딩으로 체험하기] 길 찾기

[AI Topic] 내비게이션의 역사



Chapter 4. 지식과 추론

1 지식 54

2 지식표현과 추론

3 전문가시스템

4 지식기반 시스템의 한계

[코딩으로 체험하기 ] 직업 상담 전문가 시스템

[코딩으로 체험하기 ] AI 낱말학습 시스템

[AI Topic] 인간과 컴퓨터의 대결



Chapter 5. 불확실성

1 불확실한 세상

2 불확실성의 유형

3 불확실성의 표현: 확률

4 불확실성 처리: 베이지안 정리

5 불확실한 논리의 해결 방법

6 모호성(퍼지)

[코딩으로 체험하기] 몬티홀 문제

[AI Topic] 베이즈와 몬티홀 문제



Chapter 6. 기계학습

1 자료와 학습

2 기계학습

3 기계학습과 분류, 회귀, 군집

4 기계학습의 유형

5 기계학습과 통계

6 기계학습 알고리즘

[시뮬레이션] 손글씨 인식하기

[AI Topic] 뷰티 휴먼 로봇 심사위원



Chapter 7. 지도학습

1 지도학습

2 지도학습 알고리즘의 유형

3 의사결정 트리

4 k-최근접 이웃 알고리즘

[시뮬레이션] 손글씨 인식하기

[AI Topic] 인공지능의 편견



Chapter 8. 비지도학습

1 비지도학습

2 k-평균 알고리즘

3 협업 필터링

4 생성적 적대 신경망, GAN

[시뮬레이션] k-평균 알고리즘

[코딩으로 체험하기] k-평균 알고리즘

[AI Topic] 딥페이크



Chapter 9. 강화학습

1 강화학습

2 지도학습, 비지도학습 및 강화학습의 차이점

3 강화학습의 사례

1 웹페이지에 광고 배치하는 문제

2 개인화(적응형, 지능형) 학습 시스템 만들기

3 워킹 로봇 제어하기

4 게임에서 적용하기

4 간단한 강화학습 에이전트 만들기

5 Q-Learning 알고리즘

[코딩으로 체험하기 ?] Q-Learning으로 길 찾기

[코딩으로 체험하기 ?] Q-Learning 게임

[AI Topic] 스키너의 강화 이론



Chapter 10. 신경망과 딥러닝

1 인공신경망

2 단층 퍼셉트론

3 다층 퍼셉트론

4 딥러닝

[시뮬레이션] 신경망 체험하기

[시뮬레이션] 얼굴과 신체 인식하기

[AI Topic] 민스키 vs 로젠블랫



Chapter 11. CNN과 이미지 인식

1 딥러닝과 이미지 인식

2 합성곱 신경망, CNN

[시뮬레이션] CNN 체험하기

[시뮬레이션] 이미지 인식 체험하기 ? Autodraw 활용

[시뮬레이션] 이미지 인식 체험하기 ? Quick, Draw! 활용

[AI Topic] CNN을 활용한 이미지 인식의 적용 사례



Chapter 12. 자연어 처리

1 자연어 처리

2 자연어 처리의 분야

3 자연어 처리의 과정

1 자연어 전처리

2 형태소 분석

3 구문 분석

4 의미 분석

5 담화 분석

4 딥러닝을 이용한 자연어 처리

[시뮬레이션] 챗봇(Dialog Flow) 만들기

[AI Topic] 인공지능 분야의 튜링상 수상자



Chapter 13. 로보틱스

1 지능을 갖춘 로봇

1 산업용 로봇과 이동 로봇, 자율 로봇으로 진화

2 로봇의 다양한 기술 분야

3 로봇의 물리적인 구성 요소

4 인지 기술

[시뮬레이션] AWS Robot Maker 사용하기

[코딩으로 체험하기] 로봇 팔 체험해보기

[AI Topic] 로봇 폭행 사건



Chapter 14. 빅데이터와 사물인터넷

1 4차 산업혁명의 3 키워드

2 정보의 폭발적 증가, 빅데이터

3 빅데이터의 5요소(3V+2V)

4 빅데이터의 활용 가능성

5 모든 기기의 네트워크 연결, 사물인터넷

6 사물인터넷 활용의 실제

7 빅데이터 플랫폼, 하둡

[시뮬레이션] 애저(Azure) IoT 시뮬레이션 서비스

[시뮬레이션] IBM 왓슨 뉴스 익스플로러(Watson News Explorer)

[시뮬레이션] 구글 트렌드(Google Trends)

[AI Topic] 빅데이터를 이용한 사례



Chapter 15. 인공지능 사회와 윤리

1 인공지능 사회

2 인공지능 사회의 윤리적 이슈

3 인공지능 사회의 윤리적 이슈 사례

1 안전성과 신뢰성: 제대로 작동할 것인가?

2 프라이버시: 진화하는 빅브라더

3 오남용: 사용자의 윤리

4 책임성: 누가 어떻게 책임질 것인가?

5 인간 고유성 혼란: 로봇과 인간 사이

6 인공지능 포비아(AI Phobia): 막연한 공포에서 생존의 위협으로

4 인공지능 사회의 윤리적 이슈에 대한 대응 방향

1 인공지능에 대한 법제 정비

2 개발자와 기업의 인공지능 윤리 지침 확보

3 AI 처리 과정의 투명성과 신뢰성 확보

[시뮬레이션] 트롤리 딜레마(Trolly Dilemma)





Part 2 인공지능 실습

Chapter 1. 스크래치

1 스크래치 소개

2 스크래치 명령 블록

3 스크래치 3.0 매뉴얼

1 메뉴

2 블록 팔레트

3 스크립트 영역

4 실행 영역

5 스프라이트와 무대 영역

4 기타 스크래치 사용 방법

1 스크래치 회원 가입하기

2 그림판 사용하기

3 도움말 사용하기

4 프로젝트 공유하기

5 스튜디오에 프로젝트 추가하기



Chapter 2. 엠블록

1 엠블록 소개

2 엠블록 명령 블록

3 엠블록의 장치 연결

1 USB를 통해 연결

2 블루투스 4.0을 통해 연결

4 엠블록 장치의 기본 조작

1 장치 라이브러리 및 확장 기능

2 라이브 모드와 업로드 모드

3 스프라이트와 상호 작용



Chapter 3. 명령과 이벤트

1 들어가기

2 블록 살펴보기

1 명령

2 이벤트

3 예제로 배우기

1 명령 블록 배우기

2 이벤트 블록 배우기

4 컴퓨팅 사고와 인공지능 사고



Chapter 4. 명령과 이벤트

1 들어가기

2 블록 살펴보기

1 변수

2 연산

3 예제로 배우기

1 변수 블록 배우기

2 연산 블록 배우기

4 컴퓨팅 사고와 인공지능 사고



Chapter 5. 제어 구조와 감지

1 들어가기

2 블록 살펴보기

1 제어

2 감지

3 예제로 배우기

3 컴퓨팅 사고와 인공지능 사고



Chapter 6. 제어 구조와 감지

1 들어가기

2 블록 살펴보기

1 [나만의 블록]

2 [확장]

3 예제로 배우기

3 컴퓨팅 사고와 인공지능 사고



Chapter 7. 인공지능 인식 서비스(1) - 나이와 감정 인식

1 AI Intro

2 AI Starting

1 나이 분석하기

2 감정 분석하기

3 AI Making

1 셀카 분석 프로그램 만들기

2 친구 만들기

4 AI Extending



Chapter 8. 인공지능 인식 서비스(2) - 제스처와 이미지 인식

1 AI Starting

1 안경 인식, 성별 인식, 제스처 인식

2 이미지 및 브랜드 인식

2 AI Making

3 AI Extending



Chapter 9. 머신러닝(1)

1 AI Intro

2 AI Starting

3 AI Making

1 가위바위보

2 모션 인식으로 벽돌 깨기 게임하기

4 AI Extending



Chapter 10. 머신러닝(2)

1 AI Starting

2 AI Making

1 연예인 닮은 꼴 찾기

3 AI Extending

1 수화 통역기



Chapter 11. 음성인식

1 AI Intro

2 AI Making

3 AI Extending



Chapter 12. 텍스트 음성변환 서비스

1 AI Starting

2 AI Making

1 리스트 만들기

2 시작 부분 안내에 대한 코드 만들기

3 학번 입력하기

4 강좌 코드 입력하기

5 코드 실행해보기

3 AI Extending



Chapter 13. 번역 서비스(1)

1 AI Intro

2 AI Starting

3 AI Making

4 AI Extending



Chapter 14. 번역 서비스(2)

1 AI Starting

2 AI Making

3 AI Extending



Chapter 15. 데이터 과학

1 AI Intro

2 AI Making

1 API 사용하기

2 기상 캐스터 만들기

3 AI Making

4 AI Extending



Chapter 16. 스프레드시트

1 AI Intro

2 AI Starting

3 AI Making

4 AI Extending



Chapter 17. 팀 프로젝트

1 메이커 프로젝트

1 Thinkering

2 Making - 아이디어 구체화하기

3 Sharing - 공유하기

4 Improving - 개선하기

2 해커톤 프로젝트

1 프로젝트 준비하기

2 프로젝트 계획하기

3 프로젝트 설계하기

4 프로젝트 개발하기

5 프로젝트 검토와 평가

6 발표와 공유하기

한선관 ㆍ경인교육대학교 컴퓨터교육과 교수

ㆍ한국인공지능교육학회 학회장

ㆍ인공지능교육연구소 소장

ㆍ 『중학교 정보』 교과서, 『스크래치 마법 레시피』 , 『스크래치 창의컴퓨팅』 , 『스크래치 주니어 워크북』 , 『AI 사고를 위한 인공지능 랩』, 『AI 플레이그라운드』 , 『AI 사고를 위한 인공지능 교육』(이상 성안당), 『컴퓨팅 사고를 위한 파이썬』 , 『컴퓨팅 사고를 위한 스크래치 3.0』 , 『소프트웨어 교육』 , 『소프 트웨어 교육 방법』(이상 생능출판사) 저자