표기법
이 부록은 책 전체에서 쓰는 수학 기호와 코드 표기를 한곳에 모은다. 장마다 이 표기를 따르며, 어떤 장이 다른 표기를 써야 할 때는 그 장 첫머리의 지역 표기 상자에 차이만 적는다.
학습 목표
- 책 전체의 수학·코드 표기 규칙을 한곳에서 확인한다
- 분야마다 다른 기호가 충돌할 때 이 책이 어떤 쪽을 따르는지 안다
수와 집합
| 표기 | 뜻 |
|---|---|
| 실수, 차원 실수 벡터, 실수 행렬 | |
| 자연수, 정수 | |
| 또는 | 1부터 까지의 정수 |
| 집합·공간 (필기체 대문자) | |
| 집합의 원소 수 | |
| , | 원소, 부분집합 |
| 정의 | |
| 근사적으로 같다 | |
| 비례한다 (정규화 상수를 생략) |
스칼라·벡터·행렬·텐서
| 표기 | 뜻 |
|---|---|
| 스칼라 (이탤릭 소문자, 그리스 문자) | |
| 벡터. 열벡터가 기본이다 | |
| 벡터 의 번째 성분 | |
| 행렬 (굵은 대문자) | |
| 행렬 의 성분 | |
| 전치 | |
| , | 역행렬, pseudoinverse |
| , | 단위행렬 |
| , | 영벡터, 모든 성분이 1인 벡터 |
| 대각 성분이 인 대각행렬 | |
| , , | 대각합, 행렬식, 계수 |
| 내적 | |
| , , | L2 노름, L1 노름, Frobenius 노름. 아래첨자가 없으면 L2 |
| 성분별 곱 (Hadamard) | |
| 3차원 이상의 텐서 (산세리프 대문자). 코드에서는 shape 주석으로 대신한다 |
함수와 미분
| 표기 | 뜻 |
|---|---|
| 정의역과 공역 | |
| 합성 | |
| , | 일변수 미분 |
| 편미분 | |
| gradient. 에 대해 열벡터 | |
| Jacobian. 에 대해 (출력 차원 × 입력 차원) | |
| , | Hessian |
| , | 시간에 대한 1계·2계 도함수 (물리 예제) |
| , | 편미분의 축약 (PDE 예제). PINN 문헌을 따르는 장은 , 처럼 아래첨자로도 쓴다 |
| 점근 차수. 계산 복잡도()와 오차 차수()에 함께 쓴다 |
Jacobian과 gradient의 관계는 이다(일 때). 이 책은 Jacobian을 numerator layout(출력 차원 × 입력 차원)으로 쓰고, 스칼라의 gradient는 미분하는 변수와 같은 shape(벡터면 열벡터, 행렬이면 같은 크기의 행렬)으로 쓴다. 두 규약을 섞은 이 조합이 머신러닝에서 가장 실용적이다(8.2). numerator layout을 스칼라 미분에도 그대로 적용해 gradient를 행벡터로 쓰는 교재나, Jacobian을 (입력 × 출력)으로 쓰는 denominator layout 교재도 있으므로, 공식을 옮겨 올 때 전치에 주의한다.
확률과 통계
| 표기 | 뜻 |
|---|---|
| 확률변수 (대문자) | |
| 확률변수가 취한 값 (소문자) | |
| 확률질량함수 또는 확률밀도함수. 문맥으로 구분한다 | |
| , | 결합분포, 조건부분포 |
| 파라미터 를 가진 모델의 조건부분포 | |
| , | 사건 의 확률 |
| 가 분포 를 따른다 | |
| , | 기댓값. 어떤 분포에 대한 기댓값인지 아래첨자로 밝힌다 |
| , | 분산, 공분산 |
| 평균 , 공분산 인 정규분포 | |
| , , | Bernoulli, categorical, 균등분포 |
| 의 추정값 | |
| 최적값 | |
| 지시함수 (조건이 참이면 1) | |
| , | 잡음. 관측 잡음 , 표준 정규 잡음 |
| 작은 양의 상수 (Adam 분모의 안정화 상수, -greedy, 허용 오차) | |
| , | 표준정규분포의 누적분포함수, 분위수 (예: ) |
| KL divergence. 로 쓰는 문헌도 같은 뜻이다 | |
| , | 엔트로피, 교차엔트로피 |
학습 문제
| 표기 | 뜻 |
|---|---|
| 데이터셋. 은 샘플 수 | |
| , | 입력, 출력(정답). 출력이 벡터면 |
| 모델의 점 예측 | |
| 학습되는 파라미터 전체 | |
| 한 층의 가중치 행렬과 bias | |
| 잠재변수 | |
| 샘플 하나의 손실 | |
| 전체 손실(목적함수) | |
| 학습률 | |
| 학습·검증·시험 데이터 | |
| 정규화 계수 (선형대수 장에서는 고윳값) | |
| 은닉 표현(hidden state). 층 의 것은 | |
| 활성화 함수 일반 또는 sigmoid. 인자 없이 만 쓰면 표준편차 | |
| attention의 query·key·value 행렬 (18.4장) | |
| , | 커널 함수, 커널(Gram) 행렬 |
| 파라미터 를 가진 근사 사후분포(변분 분포, encoder) | |
| evidence lower bound, 의 하한 |
생성 모델과 강화학습
| 표기 | 뜻 |
|---|---|
| score. 잡음 수준 에서 데이터 분포의 로그 밀도 gradient | |
| , | 확산 모델의 잡음 스케줄과 누적 신호 비율 (19.5장) |
| flow matching이 학습하는 속도장 (19.6장) | |
| 강화학습의 상태, 행동, 보상 | |
| , | 정책, 파라미터 를 가진 정책 |
| 할인율 | |
| 시각 부터의 할인 누적 보상(return) | |
| , | 정책 의 상태 가치함수, 행동 가치함수 |
시간 방향. 생성 모델의 시간 는 장마다 방향이 다르다. 19.5장의 확산 모델은 이 데이터이고 가 커질수록 잡음이 늘어난다. 19.6장의 flow matching은 이 잡음, 이 데이터다. 두 장의 식을 비교할 때는 로 바꿔 읽는다. 논문을 옮겨 올 때도 어느 관례인지 먼저 확인한다.
시간과 동역학
| 표기 | 뜻 |
|---|---|
| 연속 시간 | |
| 이산 시간 단계 (예: ) | |
| , | 시간 간격, 수치해법의 step 크기 |
| 동역학 시스템의 상태 (ML의 입력 와 구분할 때) | |
| 제어 입력 | |
| PDE의 해(장, field). 공간 좌표 와 시간 의 함수 |
분야 간 충돌. 제어·동역학 교재는 상태를 로 쓰고, ML 교재는 입력을 로 쓴다. 이 책은 ML 표기를 기본으로 하고, 동역학이 중심인 장은 상태를 로 쓰거나 지역 표기 상자에서 를 상태로 다시 정의한다.
공통 예제의 기호
| 예제 | 식 | 기호 |
|---|---|---|
| 실 1. 감쇠 진동자 | 위치, 감쇠비, 고유진동수 | |
| 실 2. 열 방정식 | 온도, 열확산계수 (9.7장·24.2장은 수치해석 관례대로 , 코드에서는 alpha로 쓴다) |
|
| 실 3. 배터리 사이클 데이터 | — | 사이클 의 방전 용량, |
같은 기호, 다른 뜻
기호의 수는 한정되어 있어 분야마다 같은 글자를 다른 뜻으로 쓴다. 이 책도 각 분야의 관례를 따르므로 아래 기호는 장에 따라 뜻이 다르다. 그 장의 정의를 먼저 확인한다.
| 기호 | 뜻 (대표 장) |
|---|---|
| 직교행렬(QR, 고윳값 분해, 7.4·7.5장), attention의 query(18.4장), 과정 잡음 공분산·LQR 상태 비용 가중치(24.6·20.3장) | |
| 강화학습의 행동 가치함수 (20.2장), 배터리 방전 용량 (30부) | |
| 커널 행렬(13.7·16.3장), attention의 key(18.4장), Kalman gain(24.6장) | |
| 사영 행렬(7.4장), Markov 연쇄의 전이행렬(11.7장), 상태 추정 공분산·Riccati 방정식의 해(24.6·20.3장) | |
| Fisher 정보 행렬, 선형 상태 전이 행렬(24.6장), 비선형 방정식계의 잔차 함수(9.4장), 힘(24.8장) | |
| 조건수(9.2장), 열확산계수(실 2) | |
| 유의수준(12.4장), 확산 모델의 신호 비율 (19.5장), 9.7장의 확산계수 | |
| 표준편차, 특잇값 (7.6장), 활성화 함수 | |
| 고윳값(7.5장), 정규화 계수, Poisson·지수분포의 rate | |
| 원주율, Bernoulli·categorical의 확률 파라미터, 강화학습의 정책 |
코드 표기
텐서 연산 옆에는 shape 주석을 단다.
h = encoder(x) # (B, T, D)
attn = q @ k.mT # (B, H, T, T)
| 축 약어 | 뜻 |
|---|---|
B |
batch |
T |
시간 또는 시퀀스 길이 |
C |
채널 |
D |
특징 차원 |
H |
attention head 수 |
N |
샘플 수 |
물리량을 담는 변수에는 단위 접미사를 붙인다.
| 접미사 | 단위 | 예 |
|---|---|---|
_s |
초 | time_s |
_v |
볼트 | voltage_v |
_a |
암페어 | current_a |
_ah |
암페어시 | capacity_ah |
_c |
섭씨 | temp_c |
_ohm |
옴 | r0_ohm |
_m, _kg |
미터, 킬로그램 | length_m, mass_kg |