옮긴이 머리말
한국의 독자들에게
머리말

CHAPTER 1 생성형 AI

생성형 AI란 무엇인가
지시와 조건에 따르는 생성
이전에는 생성하기 어려웠던 데이터를 생성 가능
규칙 기반에서 머신러닝으로
생성 작업은 특히 어려운 머신러닝 문제
데이터 생성은 광활한 바다에서 섬을 찾는 것과 같은 작업
광활하고 기묘한 고차원 공간
생성에는 올바른 출력이 하나만이 아님
다양체 가설: 저차원에 들어 있는 데이터
대칭성: 변환에 대한 불변성이 존재하는 데이터
구성성: 여러 부분의 조합으로 만들어지는 데이터
[COLUMN] 데이터가 가지는 특성은 사람이 제공하는 것인가, 아니면 스스로 학습하는 것인가?
요약

CHAPTER 2 생성형 AI의 역사

기억의 메커니즘
이징 모델에서 홉필드 네트워크로
에너지 기반 모델 28
자연스럽게 연상 기억을 실현하는 에너지 기반 모델
에너지와 확률의 상관관계: 볼츠만 분포
랑주뱅 몬테카를로 방법의 원리
에너지 기반 모델의 치명적인 문제
[COLUMN] 현실 세계는 거대한 시뮬레이터
공간 전체의 정보를 지배하는 분배함수
숨겨진 정보로부터 생성되는 데이터
생성을 위해서는 인식이 필요
변분 오토인코더(VAE)
잠재변수 모델의 문제
[COLUMN] 생성적 적대 신경망(GAN)
[COLUMN] 자기 회귀 모델
[COLUMN] 2024년 노벨상
요약

CHAPTER 3 플로를 사용하는 생성

플로란
연속방정식: 물질은 갑자기 사라지거나 워프하지 않음
플로를 사용하여 만드는 복잡한 확률분포
분배함수를 구할 필요가 없는 플로 기반 모델
정규화 플로와 연속 정규화 플로
플로를 따라 구한 가능도가 최대화되도록 학습
플로에 따라 데이터를 생성 57
복잡한 생성 문제를 간단한 부분 생성 문제로 분해하는 플로
플로 모델링
플로 결과 계산
정규화 플로의 과제
요약

CHAPTER 4 확산 모델과 플로 매칭

확산 모델의 발견
일반적인 확산 현상
[COLUMN] 브라운 운동
확산 모델이란
확산 과정이 만들어내는 플로 = 스코어
스코어와 에너지의 관계
시간과 함께 바뀌어가는 스코어
디노이징 스코어 매칭
시뮬레이션 프리 학습은 일부만을 대상으로 학습 가능
확산 모델에 의한 학습과 생성 요약
확산 모델에 의해 만들어지는 플로의 특징
확산 모델과 잠재변수 모델의 관계
데이터 생성의 계통 발생 트리를 자동으로 학습
확산 모델은 에너지 기반 모델
확산 모델은 플로를 사용하는 생성 모델
플로 매칭: 플로를 모아서 만드는 복잡한 플로
최적 운송
최적 운송을 사용하는 생성
최적 운송을 직접 구하는 것은 계산량이 너무 큼
플로 매칭의 학습
플로 매칭의 발전
조건부 생성은 조건부 플로로 실현
잠재 확산 모델: 원래 데이터를 잠재공간으로 변환하여 품질 개선
요약

CHAPTER 5 플로를 사용한 기술의 향후 전망

일반화의 수수께끼 해명
대칭성을 고려한 생성
어텐션 메커니즘과 플로
플로에 의한 수치 최적화
언어와 같은 이산 데이터 생성
뇌의 계산 메커니즘과의 접점
플로에 의한 생성의 미래

APPENDIX A 머신러닝 키워드

확률과 생성 모델
최대 가능도법
머신러닝
머신러닝의 메커니즘
매개변수 조정 = 학습
신경망
유한한 학습 데이터로부터 무한한 데이터에 적용할 수 있는 규칙을 얻는 일반화

APPENDIX B 참고 문헌

2장
3장
4장
5장

찾아보기

글과 그림만 가지고 생성형 AI를 설명하는 책

플로(flow)에 기반한 생성 기술, 특히 확산 모델은 이미지, 오디오, 비디오 생성 등 많은 분야에서 두각을 나타냈다. 일본 최고의 AI 전문가 오카노하라 다이스케는 《확산 모델의 수학》을 집필해 확산 모델을 수학적으로 명확히 해설한 바 있고, 이번에는 수학 공식 없이 글과 그림만으로 생성형 AI 전반을 설명하는 《생성형 AI의 구조》을 썼다.

비전문가도 이해할 수 있도록 생성형 AI의 역사부터 플로, 확산 모델과 플로 매칭, 최적 운송, 향후 전망까지 술술 읽히게 저술했다. 수식을 배제하는 대신 우리가 사는 세계에서 접할 수 있는 일상적인 비유를 활용하는 편으로, 예를 들어 확산 모델에 대해서는 다음과 같이 설명을 시작한다.

“물 표면에 잉크로 글자를 썼다고 가정해봅시다. 이 잉크로 쓰여진 글자는 시간이 지남에 따라 서서히 풀어져갈 것이고 최종적으로는 잉크가 물 전체에 균일하게 섞이게 됩니다. (…) 만약 이 잉크의 확산 과정을 반대 방향으로 재현할 수 있다면, 잉크가 물에 균일하게 섞인 상태로부터 다시 잉크로 문자가 쓰여진 상태로 되돌릴 수 있습니다. 즉, 질서를 가지고 있는 대상에 노이즈가 더해지면서 서서히 파괴되어 완전한 무질서가 되는 과정을 역방향으로 거슬러 올라감으로써 무질서로부터 질서를 만들어내는 과정, 즉 생성을 실현할 수 있지 않을까 하는 생각인 것입니다.“

오카노하라 다이스케는 일본 최대 AI 유니콘 Preferred Networks의 공동창업자로 유명하지만 10여 권 이상의 전문서를 집필해 ‘기술을 둘러싼 풍부한 맥락을 제공’한다는 평가를 받는 베테랑 저자이기도 하다. 그의 친절하면서도 정확한 해설과 함께 오늘날 IT의 중심에 선 생성형 AI의 구조를 제대로 이해해보자.