STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2021 AI 시대. 수학으로 통(通)한다! 가천대학교 과학영재교육원 2021년 STEM 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 기관명 가천대학교 프로그램 AI 시대, 수학으로 통(通)한다! 이름 1. III 문자와 식, IV 함수 주요 과목 관련 단원 수학3 2. V 일차함수 3. I 실수와 그 계산, V 삼각비 관련 과목 정보 관련 단원 STEM 요소 S, T, M 지역 정보 과학과 정보 윤리, 정보의 표현과 관리 보조 주 개발자 개발자 인공지능(AI)의 개념과 역사 현재의 발전 상황에 대하여 이해하고, 인공지능에서 사용되는 알고리즘에 대하여 수학적으로 분석을 해 본다. 머신러닝과 딥러닝에서 사용되고 있는 수학적인 개념을 이해하고 이를 체험해 본다. 인공지능 관련 실생 주요 수업 개요 활 및 진로를 탐색하고 AI-과학/수학 기반 탐구의 기초를 마련한다. 학년에 따라 아래와 같이 프로그램 적용 범위를 조정할 수 있습니다. 중학교 1학년 : 1, 2, 3 차시 중학교 2학년 : 1, 2, 3, 4 차시 중학교 3학년 : 1, 2, 3, 4, 5 차시 인공지능, 어디까지 알고 있니? w 인공지능의 역사, 인공지능의 시작과 현재의 발전상황 1차시 w 인간이 초인공지능을 개발할 수 있다면, 개발해야 하는가? 멈춰 야하는가?에 대하여 전문가 토론 동영상을 시청 w 전문가의 의견을 토대로 찬반으로 나누어 모둠별로 나누어 토 차시별 론 유튜브 너도 인공지능이었어? 주요내용 w 추천시스템에 대하여 자신의 경험 발표 (키워드 위주) w 영화추천 알고리즘을 예로 하여 협업필터링, 콘탠츠 기반 필터 2차시 링, 콜드스타트 문제, 하이브리드 추천시스템, 머신러닝 추천시 스템에 대하여 이해 w 실생활의 구체적인 상황에 대한 알고리즘을 만들고 순서도 작 성 머신러닝, 트리구조로 이해하기 3차시 w 탐색의 기본방법 w 의사결정 트리의 이해 w 미로찾기 문제를 트리구조를 이용하여 해결 머신러닝, 일차함수로 이해하기 w 선형회귀분석 이해 4차시 w 주어진 데이터를 설명하기 위한 일차함수를 이용한 모델 생성 w 인공지능이 모델을 수정하는 원리이해 w 손실함수의 최솟값 구하기와 비교하여 제시 AI 시대, 수학으로 통(通)한다!_1. 인공지능, 어디까지 알고 있니? [활동] 토론하기 인간이 초인공지능을 개발할 수 있다면, 개발해야 하는가? 멈춰야 하는가? 1. 자신의 주장을 정리하여 봅시다 저는 에 대하여 ( 그 이유는 )한다고 생각합니다. 때문입니다. 물론 할 수도 있을 것입니다. 그러나, 입니다. 그래서 저는 라고 생각합니다. 2. 상대방이 어떤 주장과 근거를 들지 예측하여 봅시다. ▶ 상대방의 주장 : ▶ 근거 : - 19 - AI 시대, 수학으로 통(通)한다!_2. 유튜브, 너도 인공지능이었어? ■ 추천 알고리즘이란? 1. 협업 필터링(Collaborative Filtering, CF) 2. 콘텐츠 기반 필터링(Contenes-based Filtering) 3. 하이브리드 추천 시스템(Hybrid Recommeder Systems) 4. 머시러닝 추천 시스템(Machine Learning Recommender System) - 39 - AI 시대, 수학으로 통(通)한다!_3. 머신러닝, 트리구조로 이해하기 1. 인공지능의 분류 2. 트리구조란? 데이터를 효율적으로 다루기 위해서는 자료를 체계적으로 정리하는 저장 형식중 하나입니다. 트리(Tree)구조란 노드들이 나뭇가지 처럼 연결된 비선형 계층적 자료 구조입니다. 트리구조는 그림과 같이 나무를 거꾸로 뒤집어 놓은 모양과 유사합니다. - 57 - AI 시대, 수학으로 통(通)한다!_4. 머신러닝, 일차함수로 이해하기 1. 인공지능의 분류 2. 선형회귀 분석이란? 머신러닝의 가장 큰 목적은 실제 데이터를 바탕으로 모델을 생성해서 만약 다른 입력 값을 넣었을 때 발생할 출력 값을 예측하는 데에 있습 니다. 이때 우리가 찾아낼 수 있는 가장 직관적이 고 간단한 모델은  선(line)입니다. 그래서 데이터 를 놓고 그걸 가장 잘 설명할 수 있는 선을 찾는 분석하는 방법을  선형 회귀(Linear Regression) 분석이라 부릅니다. 3. 손실함수 어느 학급 체육 수행평가 농구점수와 축구 점수를 조사하여 나타낸 것입니다. 손실함수가 최소가 되는 a, b를 구하는 과정을 탐구하여 봅시다. 번호 농구 축구 1 4 5 2 5 7 3 8 10 - 73 - AI 시대, 수학으로 통(通)한다!_5. 인간의 뇌를 모방하는 기계, 퍼셉트론 1. 인공지능의 분류 2. 퍼셉트론이란? 퍼셉트론(perceptron)은 프랑크 로젠블라트(Fank Rosenblatt)가 1957년에 고안한 알고리즘이다. 이 퍼셉트론이 바로 신경망(딥러닝)의 기원이 되는 알고리즘이다. 간단하게 말하면 퍼셉트론이란 사람의 신경세포를 본 따서 만든 인공신경망을 말한다. 퍼셉트론은 다수의 신호를 입력으로 받아 하나의 신호를 출력한다. 퍼셉트론은 이 신호를 입력으로 받아 '흐른다/안 흐른다'(1 또는 0)이라는 정보를 앞으로 전달한게 된다. 3. 도넛과 베이글 구분하기 도넛과 베이글을 분류하기 위한 특징이 무엇이 있을지 써보세요. - 88 -