KR20230103820A - Method and device for training gan model to perform missing data imputation - Google Patents

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KR20230103820A
KR20230103820A KR1020220029892A KR20220029892A KR20230103820A KR 20230103820 A KR20230103820 A KR 20230103820A KR 1020220029892 A KR1020220029892 A KR 1020220029892A KR 20220029892 A KR20220029892 A KR 20220029892A KR 20230103820 A KR20230103820 A KR 20230103820A
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김대영
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윤정섭
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(주)비스텔리젼스
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Abstract

전술한 바와 같은 과제를 실현하기 위한 본 개시의 몇몇 실시예에 따라 컴퓨팅 장치에 의해 수행되는 데이터 증강 방법이 개시된다. 상기 방법은: 제 1 데이터를 제 1 변형을 통해 변형함으로 제 2 데이터를 획득하는 단계 - 상기 제 2 데이터는 상기 제 1 데이터와 상이한 길이 또는 유연도(flexibility) 중 적어도 하나를 가짐 -; 상기 제 2 데이터를 경향 데이터(trend data) 및 제 1 디테일 데이터(detail data)로 분리하는 단계 - 상기 경향 데이터는 상기 제 1 디테일 데이터에 비해 낮은 주파수 성분에 대응하는 값을 가짐 -; 제 2 변형을 통해 상기 제 1 디테일 데이터로부터 제 2 디테일 데이터를 획득하는 단계; 및 상기 경향 데이터와 상기 제 2 디테일 데이터를 제 3 데이터로 복원하는 단계;를 포함할 수 있다.A data augmentation method performed by a computing device according to some embodiments of the present disclosure for realizing the above object is disclosed. The method includes: obtaining second data by transforming the first data through a first transformation, the second data having at least one of a different length or flexibility than the first data; separating the second data into trend data and first detail data, wherein the trend data has a value corresponding to a frequency component lower than that of the first detail data; obtaining second detail data from the first detail data through a second transformation; and restoring the trend data and the second detail data into third data.

Figure P1020220029892
Figure P1020220029892

Description

결측치 데이터 대체를 수행하는 GAN 모델을 트레이닝하는 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR TRAINING GAN MODEL TO PERFORM MISSING DATA IMPUTATION}Method and apparatus for training GAN model performing missing value data imputation

본 발명은 컴퓨터 기술 분야에 관한 것으로, 보다 구체적으로 딥러닝 모델을 트레이닝하는 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to the field of computer technology, and more particularly to a method and apparatus for training a deep learning model.

일반적으로, 제조업의 제조 설비는, 고장 위험에 노출되어 있으며, 사용 시간이 길수록 고장 위험성이 증가할 수 있다. 따라서, 제조 설비의 고장으로 인한 갑작스러운 제조 중단 상태는, 상당히 큰 경제적 손실을 발생시킬 수 있다. 그러므로, 현장에서는 이러한 문제를 예방하기 위해서, 설비 상태를 미리 파악하여 설비에 고장이 발생하기 이전에 예방 수리를 진행할 필요가 있었다.In general, manufacturing facilities in manufacturing industries are exposed to a risk of failure, and the risk of failure may increase as the usage time increases. Therefore, a sudden stoppage of manufacturing due to failure of manufacturing facilities may cause significant economic losses. Therefore, in order to prevent such a problem in the field, it is necessary to grasp the state of the facility in advance and carry out preventive repair before a failure of the facility occurs.

하지만, 설비 고장의 원인을 확인하기 어렵고 전문가에 의존하여 설비 부품의 측정 데이터를 분석하는 과정을 거치므로 사후 조치에 많은 비용 및 시간이 소비되는 어려움이 있었다.However, since it is difficult to determine the cause of equipment failure and the process of analyzing measurement data of equipment parts is dependent on experts, a lot of cost and time are consumed in follow-up measures.

최근 뉴럴 네트워크(neural network) 모델을 이용하여 제조 설비의 고장 진단 및 잔여유효수명을 예측할 수 있는 기술 개발이 주목받고 있다. 뉴럴 네트워크 모델을 이용하여 정확한 예지보전 및 잔여유효수명(RUL) 예측을 위해서는 정확한 데이터가 필수적이다. 그러나, 실제 현장에서 여러가지 상황들로 인해 결측치가 발생할 수 있고, 이러한 결측치는 여러 패턴으로 발생할 수 있다. 결측치를 어떻게 대체(imputation)하느냐에 따라서 예측 방법론의 신뢰성도 변하기 때문에, 데이터의 특성을 잘 반영한 결측치 대체 방법론이 필요하다.Recently, the development of a technology capable of diagnosing a failure of a manufacturing facility and predicting a remaining useful life using a neural network model is attracting attention. Accurate data is essential for accurate predictive maintenance and residual useful life (RUL) prediction using neural network models. However, missing values may occur due to various situations in the actual field, and these missing values may occur in various patterns. Since the reliability of the prediction methodology changes depending on how the missing values are imputed, a missing value imputation methodology that reflects the characteristics of the data well is needed.

본 개시는 전술한 배경기술에 대응하여 안출된 것으로, 결측치 데이터에 대한 대체를 수행하는 GAN 모델을 트레이닝하는 방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.The present disclosure has been made in response to the above background art, and is intended to provide a method and apparatus for training a GAN model that performs replacement for missing value data.

전술한 바와 같은 과제를 실현하기 위한 본 개시의 몇몇 실시예에 따라 컴퓨팅 장치에 의해 수행되는 결측치 데이터(Missing data)에 대한 대체(imputation)를 수행하는 GAN(Generative Adversarial Network) 모델을 트레이닝하는 방법이 개시된다. 상기 방법은: 원본 데이터로부터, 결측치 데이터를 포함하는 트레이닝 데이터(train data), 및 결측치 데이터를 포함하지 않는 검증 데이터(Validation data)를 획득하는 단계; 상기 트레이닝 데이터에 기초하여 상기 GAN 모델의 생성자(generator) 및 구별자(discriminator)를 트레이닝하는 단계; 및 상기 검증 데이터에 기초하여 상기 생성자를 추가로 트레이닝하는 단계; 를 포함하고, 상기 생성자는: 데이터 매트릭스(data matrix), 랜덤 매트릭스(random matrix), 또는 마스크 매트릭스(mask matrix) 중 적어도 하나를 입력받고, 그리고 대체 매트릭스(imputed matrix)를 출력하고, 그리고 상기 구별자는: 상기 대체 매트릭스 또는 힌트 매트릭스(hint matrix) 중 적어도 하나를 입력받고 예측 매트릭스(estimated matrix)를 출력할 수 있다.A method for training a generative adversarial network (GAN) model performing imputation for missing data performed by a computing device according to some embodiments of the present disclosure for realizing the above object is provided. is initiated The method includes: obtaining, from original data, training data including missing value data and validation data not including missing value data; training a generator and discriminator of the GAN model based on the training data; and further training the constructor based on the validation data; wherein the constructor: takes at least one of a data matrix, a random matrix, or a mask matrix, and outputs an imputed matrix, and the distinction The user: may receive at least one of the replacement matrix and the hint matrix and output an estimated matrix.

대안적으로, 상기 트레이닝 데이터에 기초하여 상기 GAN 모델의 생성자 및 구별자를 트레이닝하는 단계는: 제 1 손실함수를 이용하여 구별자를 업데이트하는 단계 - 상기 제 1 손실함수는 아래의 (수식 1)을 포함함 -; 및 제 2 손실함수를 이용하여 생성자를 업데이트하는 단계 - 상기 제 2 손실함수는 아래의 (수식 2)를 포함함-; 를 포함할 수 있다.Alternatively, training the generator and discriminator of the GAN model based on the training data includes: updating the discriminator using a first loss function - the first loss function including (Equation 1) below Ham -; and updating the generator using a second loss function, wherein the second loss function includes (Equation 2) below; can include

(수식 1)(Equation 1)

Figure pat00001
Figure pat00001

(수식 2)(Equation 2)

Figure pat00002
Figure pat00002

대안적으로, 상기 제 1 손실함수는 평균 절대 오차(Mean Absolute Error, MAE)에 의해 오차를 정의할 수 있다.Alternatively, the first loss function may define an error by Mean Absolute Error (MAE).

대안적으로, 상기 제 2 손실함수는 평균 절대 오차에 의해 오차를 정의할 수 있다.Alternatively, the second loss function may define the error by mean absolute error.

대안적으로, 상기 검증 데이터에 기초하여 상기 생성자를 추가로 트레이닝하는 단계는: 제 3 손실함수를 이용하여 생성자를 추가로 업데이트하는 단계 - 상기 제 3 손실함수는 아래의 (수식 3)을 포함함 -; 를 포함할 수 있다.Alternatively, further training the generator based on the verification data: further updating the generator using a third loss function, wherein the third loss function comprises (Equation 3) -; can include

(수식 3)(Formula 3)

Figure pat00003
Figure pat00003

대안적으로, 상기 제 3 손실함수는 평균 절대 오차에 의해 오차를 정의할 수 있다.Alternatively, the third loss function may define the error by mean absolute error.

대안적으로, 상기 생성자는 결측치 데이터에 대응하는 대체 데이터를 생성하도록 트레이닝되고, 그리고 상기 구별자는 관측 데이터와 대체 데이터를 구별하도록 트레이닝될 수 있다.Alternatively, the generator can be trained to generate replacement data corresponding to missing value data, and the discriminator can be trained to distinguish between observed data and replacement data.

대안적으로, 상기 원본 데이터는 다변량 시계열 데이터(Multivariate Time Series Data)이고, 그리고 상기 원본 데이터는 일부 시간대의 전체 변수에 대한 결측치 데이터를 포함할 수 있다.Alternatively, the original data may be multivariate time series data, and the original data may include missing value data for all variables in a partial time period.

전술한 바와 같은 과제를 실현하기 위한 본 개시의 몇몇 실시예에 따라 컴퓨터 프로그램을 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체가 개시된다. 상기 컴퓨터 프로그램은 하나 이상의 프로세서에서 실행되는 경우, 상기 하나 이상의 프로세서로 하여금 결측치 데이터에 대한 대체를 수행하는 GAN 모델을 트레이닝하는 방법을 수행하기 위한 동작들을 수행하도록 하며, 상기 방법은: 원본 데이터로부터, 결측치 데이터를 포함하는 트레이닝 데이터(train data), 및 결측치 데이터를 포함하지 않는 검증 데이터(Validation data)를 획득하는 단계; 상기 트레이닝 데이터에 기초하여 상기 GAN 모델의 생성자(generator) 및 구별자(discriminator)를 트레이닝하는 단계; 및 상기 검증 데이터에 기초하여 상기 생성자를 추가로 트레이닝하는 단계; 를 포함하고, 상기 생성자는: 데이터 매트릭스(data matrix), 랜덤 매트릭스(random matrix), 또는 마스크 매트릭스(mask matrix) 중 적어도 하나를 입력받고, 그리고 대체 매트릭스(imputed matrix)를 출력하고, 그리고 상기 구별자는: 상기 대체 매트릭스 또는 힌트 매트릭스(hint matrix) 중 적어도 하나를 입력받고 예측 매트릭스(estimated matrix)를 출력할 수 있다.A non-transitory computer-readable storage medium for storing a computer program according to some embodiments of the present disclosure for realizing the above object is disclosed. The computer program, when executed on one or more processors, causes the one or more processors to perform operations for performing a method of training a GAN model performing replacement for missing value data, the method comprising: from original data, obtaining training data including missing value data and validation data not including missing value data; training a generator and discriminator of the GAN model based on the training data; and further training the constructor based on the verification data; wherein the constructor: takes at least one of a data matrix, a random matrix, or a mask matrix, and outputs an imputed matrix, and the distinction The user: may receive at least one of the replacement matrix and the hint matrix and output an estimated matrix.

전술한 바와 같은 과제를 실현하기 위한 본 개시의 몇몇 실시예에 따라 학습 과정에서 적어도 일부가 업데이트 되는 신경망의 파라미터에 대응하는 데이터 구조가 저장된 컴퓨터 판독가능한 기록 매체가 개시된다. 상기 신경망의 동작은 상기 파라미터에 적어도 부분적으로 기초하고, 상기 학습 과정은: 원본 데이터로부터, 결측치 데이터를 포함하는 트레이닝 데이터(train data), 및 결측치 데이터를 포함하지 않는 검증 데이터(Validation data)를 획득하는 단계; 상기 트레이닝 데이터에 기초하여 상기 GAN 모델의 생성자(generator) 및 구별자(discriminator)를 트레이닝하는 단계; 및 상기 검증 데이터에 기초하여 상기 생성자를 추가로 트레이닝하는 단계; 를 포함하고, 상기 생성자는: 데이터 매트릭스(data matrix), 랜덤 매트릭스(random matrix), 또는 마스크 매트릭스(mask matrix) 중 적어도 하나를 입력받고, 그리고 대체 매트릭스(imputed matrix)를 출력하고, 그리고 상기 구별자는: 상기 대체 매트릭스 또는 힌트 매트릭스(hint matrix) 중 적어도 하나를 입력받고 예측 매트릭스(estimated matrix)를 출력할 수 있다.According to some embodiments of the present disclosure for realizing the above object, a computer readable recording medium storing a data structure corresponding to a parameter of a neural network at least partially updated in a learning process is disclosed. Operation of the neural network is based at least in part on the parameters, and the learning process: obtains, from original data, training data including missing value data and validation data not including missing value data. doing; training a generator and discriminator of the GAN model based on the training data; and further training the constructor based on the validation data; wherein the constructor: takes at least one of a data matrix, a random matrix, or a mask matrix, and outputs an imputed matrix, and the distinction The user: may receive at least one of the replacement matrix and the hint matrix and output an estimated matrix.

전술한 바와 같은 과제를 실현하기 위한 본 개시의 몇몇 실시예에 따라 결측치 데이터에 대한 대체를 수행하는 GAN 모델을 트레이닝하기 위한 컴퓨팅 장치가 개시된다. 상기 장치는: 하나 이상의 프로세서; 및 상기 하나 이상의 프로세서에서 실행 가능한 명령들을 저장하는 메모리; 를 포함하고, 상기 하나 이상의 프로세서는: 원본 데이터로부터, 결측치 데이터를 포함하는 트레이닝 데이터(train data), 및 결측치 데이터를 포함하지 않는 검증 데이터(Validation data)를 획득하는 단계; 상기 트레이닝 데이터에 기초하여 상기 GAN 모델의 생성자(generator) 및 구별자(discriminator)를 트레이닝하는 단계; 및 상기 검증 데이터에 기초하여 상기 생성자를 추가로 트레이닝하는 단계; 를 수행하고, 상기 생성자는: 데이터 매트릭스(data matrix), 랜덤 매트릭스(random matrix), 또는 마스크 매트릭스(mask matrix) 중 적어도 하나를 입력받고, 그리고 대체 매트릭스(imputed matrix)를 출력하고, 그리고 상기 구별자는: 상기 대체 매트릭스 또는 힌트 매트릭스(hint matrix) 중 적어도 하나를 입력받고 예측 매트릭스(estimated matrix)를 출력할 수 있다.According to some embodiments of the present disclosure for realizing the above object, a computing device for training a GAN model performing replacement for missing value data is disclosed. The device may include: one or more processors; and a memory storing instructions executable by the one or more processors; wherein the at least one processor comprises: acquiring training data including missing value data and validation data not including missing value data from the original data; training a generator and discriminator of the GAN model based on the training data; and further training the constructor based on the validation data; , wherein the generator: takes at least one of a data matrix, a random matrix, or a mask matrix, and outputs an imputed matrix, and the distinction The user: may receive at least one of the replacement matrix and the hint matrix and output an estimated matrix.

본 개시는 결측치 데이터에 대한 대체를 수행하는 GAN 모델을 트레이닝하는 방법 및 장치를 제공할 수 있다.The present disclosure may provide a method and apparatus for training a GAN model performing imputation for missing value data.

도 1은 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 GAN 모델을 트레이닝하는 방법을 수행하기 위한 컴퓨팅 장치의 블록 구성도이다.
도 2는 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 네트워크 함수를 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 개시의 몇몇 실시예에 따라 트레이닝 데이터에 기초하여 GAN 모델을 트레이닝하는 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 4는 본 개시의 몇몇 실시예에 따라 GAN 모델의 생성자를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 개시의 몇몇 실시예에 따라 GAN 모델의 구별자를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 개시의 몇몇 실시예에 따라 검증 데이터에 기초하여 GAN 모델을 트레이닝하는 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 7은 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 GAN 모델을 트레이닝하는 방법의 순서도이다.
도 8은 본 개시의 몇몇 실시예들이 구현될 수 있는 예시적인 컴퓨팅 환경에 대한 간략하고 일반적인 개략도이다.
1 is a block diagram of a computing device for performing a method for training a GAN model according to some embodiments of the present disclosure.
2 is a schematic diagram illustrating a network function according to some embodiments of the present disclosure.
3 is a conceptual diagram illustrating a method of training a GAN model based on training data according to some embodiments of the present disclosure.
4 is a diagram for explaining a generator of a GAN model according to some embodiments of the present disclosure.
5 is a diagram for explaining a discriminator of a GAN model according to some embodiments of the present disclosure.
6 is a conceptual diagram for explaining a method of training a GAN model based on verification data according to some embodiments of the present disclosure.
7 is a flowchart of a method of training a GAN model according to some embodiments of the present disclosure.
8 is a simplified and general schematic diagram of an example computing environment in which some embodiments of the present disclosure may be implemented.

다양한 실시예들이 이제 도면을 참조하여 설명된다. 본 명세서에서, 다양한 설명들이 본 개시의 이해를 제공하기 위해서 제시된다. 그러나, 이러한 실시예들은 이러한 구체적인 설명 없이도 실행될 수 있음이 명백하다.Various embodiments are now described with reference to the drawings. In this specification, various descriptions are presented to provide an understanding of the present disclosure. However, it is apparent that these embodiments may be practiced without these specific details.

본 명세서에서 사용되는 용어 "컴포넌트", "모듈", "시스템" 등은 컴퓨터-관련 엔티티, 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 소프트웨어 및 하드웨어의 조합, 또는 소프트웨어의 실행을 지칭한다. 예를 들어, 컴포넌트는 프로세서상에서 실행되는 처리과정(procedure), 프로세서, 객체, 실행 스레드, 프로그램, 및/또는 컴퓨터일 수 있지만, 이들로 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 컴퓨팅 장치에서 실행되는 애플리케이션 및 컴퓨팅 장치 모두 컴포넌트일 수 있다. 하나 이상의 컴포넌트는 프로세서 및/또는 실행 스레드 내에 상주할 수 있다. 일 컴포넌트는 하나의 컴퓨터 내에 로컬화 될 수 있다. 일 컴포넌트는 2개 이상의 컴퓨터들 사이에 분배될 수 있다. 또한, 이러한 컴포넌트들은 그 내부에 저장된 다양한 데이터 구조들을 갖는 다양한 컴퓨터 판독가능한 매체로부터 실행할 수 있다. 컴포넌트들은 예를 들어 하나 이상의 데이터 패킷들을 갖는 신호(예를 들면, 로컬 시스템, 분산 시스템에서 다른 컴포넌트와 상호작용하는 하나의 컴포넌트로부터의 데이터 및/또는 신호를 통해 다른 시스템과 인터넷과 같은 네트워크를 통해 전송되는 데이터)에 따라 로컬 및/또는 원격 처리들을 통해 통신할 수 있다.The terms “component,” “module,” “system,” and the like, as used herein, refer to a computer-related entity, hardware, firmware, software, a combination of software and hardware, or an execution of software. For example, a component may be, but is not limited to, a procedure, processor, object, thread of execution, program, and/or computer running on a processor. For example, both an application running on a computing device and a computing device may be components. One or more components may reside within a processor and/or thread of execution. A component can be localized within a single computer. A component may be distributed between two or more computers. Also, these components can execute from various computer readable media having various data structures stored thereon. Components may be connected, for example, via signals with one or more packets of data (e.g., data and/or signals from one component interacting with another component in a local system, distributed system) to other systems and over a network such as the Internet. data being transmitted) may communicate via local and/or remote processes.

더불어, 용어 "또는"은 배타적 "또는"이 아니라 내포적 "또는"을 의미하는 것으로 의도된다. 즉, 달리 특정되지 않거나 문맥상 명확하지 않은 경우에, "X는 A 또는 B를 이용한다"는 자연적인 내포적 치환 중 하나를 의미하는 것으로 의도된다. 즉, X가 A를 이용하거나; X가 B를 이용하거나; 또는 X가 A 및 B 모두를 이용하는 경우, "X는 A 또는 B를 이용한다"가 이들 경우들 어느 것으로도 적용될 수 있다. 또한, 본 명세서에 사용된 "및/또는"이라는 용어는 열거된 관련 아이템들 중 하나 이상의 아이템의 가능한 모든 조합을 지칭하고 포함하는 것으로 이해되어야 한다.In addition, the term “or” is intended to mean an inclusive “or” rather than an exclusive “or”. That is, unless otherwise specified or clear from the context, “X employs A or B” is intended to mean one of the natural inclusive substitutions. That is, X uses A; X uses B; Or, if X uses both A and B, "X uses either A or B" may apply to either of these cases. Also, the term "and/or" as used herein should be understood to refer to and include all possible combinations of one or more of the listed related items.

또한, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는, 해당 특징 및/또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 다만, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는, 하나 이상의 다른 특징, 구성요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 달리 특정되지 않거나 단수 형태를 지시하는 것으로 문맥상 명확하지 않은 경우에, 본 명세서와 청구범위에서 단수는 일반적으로 "하나 또는 그 이상"을 의미하는 것으로 해석되어야 한다.Also, the terms "comprises" and/or "comprising" should be understood to mean that the features and/or components are present. However, it should be understood that the terms "comprises" and/or "comprising" do not exclude the presence or addition of one or more other features, elements, and/or groups thereof. Also, unless otherwise specified or where the context clearly indicates that a singular form is indicated, the singular in this specification and claims should generally be construed to mean "one or more".

그리고, "A 또는 B 중 적어도 하나"이라는 용어는, "A만을 포함하는 경우", "B 만을 포함하는 경우", "A와 B의 구성으로 조합된 경우"를 의미하는 것으로 해석되어야 한다. In addition, the term “at least one of A or B” should be interpreted as meaning “when only A is included”, “when only B is included”, and “when A and B are combined”.

당업자들은 추가적으로 여기서 개시된 실시예들과 관련되어 설명된 다양한 예시적 논리적 블록들, 구성들, 모듈들, 회로들, 수단들, 로직들, 및 알고리즘 단계들이 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어, 또는 양쪽 모두의 조합들로 구현될 수 있음을 인식해야 한다. 하드웨어 및 소프트웨어의 상호교환성을 명백하게 예시하기 위해, 다양한 예시적 컴포넌트들, 블록들, 구성들, 수단들, 로직들, 모듈들, 회로들, 및 단계들은 그들의 기능성 측면에서 일반적으로 위에서 설명되었다. 그러한 기능성이 하드웨어로 또는 소프트웨어로서 구현되는지 여부는 전반적인 시스템에 부과된 특정 어플리케이션(application) 및 설계 제한들에 달려 있다. 숙련된 기술자들은 각각의 특정 어플리케이션들을 위해 다양한 방법들로 설명된 기능성을 구현할 수 있다. 다만, 그러한 구현의 결정들이 본 개시내용의 영역을 벗어나게 하는 것으로 해석되어서는 안 된다.Those skilled in the art will further understand that the various illustrative logical blocks, components, modules, circuits, means, logics, and algorithm steps described in connection with the embodiments disclosed herein may be implemented using electronic hardware, computer software, or combinations of both. It should be recognized that it can be implemented as To clearly illustrate the interchangeability of hardware and software, various illustrative components, blocks, configurations, means, logics, modules, circuits, and steps have been described above generally in terms of their functionality. Whether such functionality is implemented in hardware or as software depends on the particular application and design constraints imposed on the overall system. Skilled artisans may implement the described functionality in varying ways for each particular application. However, such implementation decisions should not be interpreted as causing a departure from the scope of this disclosure.

제시된 실시예들에 대한 설명은 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다. 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 개시의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예 들로 한정되는 것이 아니다. 본 발명은 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다. The description of the presented embodiments is provided to enable any person skilled in the art to use or practice the present invention. Various modifications to these embodiments will be apparent to those skilled in the art of this disclosure. The general principles defined herein may be applied to other embodiments without departing from the scope of this disclosure. Thus, the present invention is not limited to the embodiments presented herein. The present invention is to be accorded the widest scope consistent with the principles and novel features set forth herein.

도 1은 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 GAN 모델을 트레이닝하기 위한 컴퓨팅 장치의 블록 구성도이다.1 is a block diagram of a computing device for training a GAN model according to some embodiments of the present disclosure.

도 1에서 도시되는 바와 같이, 컴퓨팅 장치(1000)는 프로세서(1010), 메모리(1030), 네트워크부(1050)를 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 컴퓨팅 장치(1000)의 구성은 간략화 하여 나타낸 예시일 뿐이다. 본 개시의 몇몇 실시예에서 컴퓨팅 장치(1000)는 컴퓨팅 장치(1000)의 컴퓨팅 환경을 수행하기 위한 다른 구성들을 포함할 수 있고, 개시된 구성들 중 일부만이 컴퓨팅 장치(1000)를 구성할 수도 있다. As shown in FIG. 1 , a computing device 1000 may include a processor 1010 , a memory 1030 , and a network unit 1050 . The configuration of the computing device 1000 shown in FIG. 1 is only a simplified example. In some embodiments of the present disclosure, the computing device 1000 may include other components for performing a computing environment of the computing device 1000, and only some of the disclosed components may constitute the computing device 1000.

프로세서(1010)는 하나 이상의 코어로 구성될 수 있으며, 컴퓨팅 장치의 중앙 처리 장치(CPU: central processing unit), 범용 그래픽 처리 장치 (GPGPU: general purpose graphics processing unit), 텐서 처리 장치(TPU: tensor processing unit) 등의 데이터 분석 및 처리, 딥러닝을 위한 프로세서를 포함할 수 있다. 프로세서(1010)는 메모리(1030)에 저장된 컴퓨터 프로그램을 판독하여 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 GAN 모델을 트레이닝하기 위한 데이터 변환, 연산, 생성 등을 수행할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(1010)는 이하에서 설명되는 GAN 모델을 트레이닝하는 방법을 수행하기 위한 단계들을 수행할 수 있다. 프로세서(1010)는 딥러닝(DL: deep learning)에서 학습을 위한 입력 데이터의 처리, 입력 데이터에서의 피처 추출, 오차 계산, 역전파(backpropagation)를 이용한 신경망의 가중치 업데이트 등의 신경망의 학습을 위한 계산을 수행할 수 있다. 프로세서(1010)의 CPU, GPGPU, 및 TPU 중 적어도 하나가 GAN 모델을 트레이닝하기 위한 연산을 처리할 수 있다. 예를 들어, CPU 와 GPGPU가 함께 GAN 모델을 트레이닝하기 위한 연산을 처리할 수 있다. 또한, 본 개시의 몇몇 실시예에서 복수의 컴퓨팅 장치의 프로세서를 함께 사용하여 GAN 모델을 트레이닝하기 위한 데이터 변환, 연산, 생성, 네트워크 함수의 학습, 네트워크 함수를 이용한 데이터 분류를 처리할 수 있다. 또한, 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 컴퓨팅 장치에서 수행되는 컴퓨터 프로그램은 CPU, GPGPU 또는 TPU 실행가능 프로그램일 수 있다.The processor 1010 may include one or more cores, and includes a central processing unit (CPU), a general purpose graphics processing unit (GPGPU), and a tensor processing unit (TPU) of a computing device. unit), data analysis and processing, and processors for deep learning. The processor 1010 may read a computer program stored in the memory 1030 and perform data conversion, calculation, generation, etc. for training a GAN model according to some embodiments of the present disclosure. For example, the processor 1010 may perform steps for performing a method of training a GAN model described below. The processor 1010 is used for neural network learning, such as processing input data for learning in deep learning (DL), extracting features from input data, calculating errors, and updating neural network weights using backpropagation. calculations can be performed. At least one of the CPU, GPGPU, and TPU of the processor 1010 may process an operation for training a GAN model. For example, a CPU and a GPGPU can process computations for training a GAN model together. In addition, in some embodiments of the present disclosure, processors of a plurality of computing devices may be used together to process data conversion, calculation, generation, learning of a network function, and data classification using a network function for training a GAN model. In addition, a computer program executed in a computing device according to some embodiments of the present disclosure may be a CPU, GPGPU or TPU executable program.

본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 메모리(1030)는 프로세서(1010)가 생성하거나 결정한 임의의 형태의 정보 및 네트워크부(1050)가 수신한 임의의 형태의 정보를 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리(1030)는 프로세서(1010)에 의해 GAN 모델을 트레이닝하는 방법을 수행하는 과정에서 생성되는 데이터들을 저장할 수 있다. 또한 메모리(1030)는 프로세서(1010)에 의해 GAN 모델을 트레이닝하는 방법을 수행하는 과정에서 외부에서 수신되는 데이터들을 저장할 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고, 메모리(1030)는 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 GAN 모델을 트레이닝하는 방법을 수행하기 위한 다양한 정보를 저장할 수 있다.According to some embodiments of the present disclosure, the memory 1030 may store any type of information generated or determined by the processor 1010 and any type of information received by the network unit 1050 . For example, the memory 1030 may store data generated in a process of performing a method of training a GAN model by the processor 1010 . In addition, the memory 1030 may store data received from the outside during the process of performing the method of training the GAN model by the processor 1010 . However, it is not limited thereto, and the memory 1030 may store various information for performing a method of training a GAN model according to some embodiments of the present disclosure.

본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 메모리(1030)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 컴퓨팅 장치(1000)는 인터넷(internet) 상에서 상기 메모리(1030)의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage)와 관련되어 동작할 수도 있다. 전술한 메모리에 대한 기재는 예시일 뿐, 본 개시는 이에 제한되지 않는다.According to some embodiments of the present disclosure, the memory 1030 is a flash memory type, a hard disk type, a multimedia card micro type, or a card type memory (eg, SD or XD memory, etc.), RAM (Random Access Memory, RAM), SRAM (Static Random Access Memory), ROM (Read-Only Memory, ROM), EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM (Programmable Read-Only Memory) -Only Memory), a magnetic memory, a magnetic disk, and an optical disk may include at least one type of storage medium. The computing device 1000 may operate in relation to a web storage that performs a storage function of the memory 1030 on the Internet. The description of the above memory is only an example, and the present disclosure is not limited thereto.

본 개시의 몇몇 실시예에 따른 네트워크부(1050)는 임의의 형태의 공지된 유무선 통신 시스템을 사용할 수 있다. The network unit 1050 according to some embodiments of the present disclosure may use any type of known wired/wireless communication system.

네트워크부(1050)는 프로세서(1010)에 의해 처리된 정보, 사용자 인터페이스 등을 타 단말과의 통신을 통해 송수신할 수 있다. 예를 들어, 네트워크부(1050)는 프로세서(1010)에 의해 생성된 사용자 인터페이스를 클라이언트(e.g. 사용자 단말)로 제공할 수 있다. 또한, 네트워크부(1050)는 클라이언트로 인가된 사용자의 외부 입력을 수신하여 프로세서(1010)로 전달할 수 있다. 이때, 프로세서(1010)는 네트워크부(1050)로부터 전달받은 사용자의 외부 입력을 기초로 사용자 인터페이스를 통해 제공되는 정보의 출력, 수정, 변경, 추가 등의 동작을 처리할 수 있다.The network unit 1050 may transmit and receive information processed by the processor 1010, a user interface, and the like through communication with other terminals. For example, the network unit 1050 may provide a user interface generated by the processor 1010 to a client (eg, a user terminal). In addition, the network unit 1050 may receive an external input of a user authorized as a client and transmit it to the processor 1010 . In this case, the processor 1010 may process operations such as outputting, correcting, changing, adding, and the like of information provided through the user interface based on the user's external input received from the network unit 1050 .

구체적으로 예를 들면, 네트워크부(1050)는 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 GAN 모델을 트레이닝하는 방법을 수행하기 위한 다양한 정보를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 네트워크부(1050)는 데이터베이스 상에 저장된 하나 이상의 고장 이력 데이터와 같은 원본 데이터를 수신할 수 있다. 또한, 네트워크부(1050)는 본 개시의 몇몇 실시예에 따라 트레이닝된 GAN 모델에 의해 생성된 데이터를 데이터베이스 상에 저장하기 위해 외부로 전송할 수 있다.Specifically, for example, the network unit 1050 may transmit and receive various information for performing a method of training a GAN model according to some embodiments of the present disclosure. For example, the network unit 1050 may receive original data such as one or more failure history data stored in a database. In addition, the network unit 1050 may externally transmit data generated by the trained GAN model according to some embodiments of the present disclosure to be stored in a database.

한편, 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 컴퓨팅 장치(1000)는 클라이언트와 통신을 통해 정보를 송수신하는 컴퓨팅 시스템으로서 서버를 포함할 수 있다. 이때, 클라이언트는 서버에 액세스할 수 있는 임의의 형태의 단말일 수 있다. 예를 들어, 서버인 컴퓨팅 장치(1000)는 사용자 단말로부터 쿼리를 수신하여 쿼리에 대응하는 단일 정보 처리 결과를 생성할 수 있다. 이 경우에, 서버인 컴퓨팅 장치(1000)는 처리 결과를 포함하는 사용자 인터페이스를 사용자 단말로 제공할 수 있다. 이때, 사용자 단말은 서버인 컴퓨팅 장치(1000)로부터 수신한 사용자 인터페이스를 출력하고, 사용자와의 상호 작용을 통해 정보를 입력받거나 처리할 수 있다. Meanwhile, the computing device 1000 according to some embodiments of the present disclosure may include a server as a computing system that transmits and receives information through communication with a client. At this time, the client may be any type of terminal capable of accessing the server. For example, the computing device 1000 as a server may receive a query from a user terminal and generate a single information processing result corresponding to the query. In this case, the computing device 1000 serving as a server may provide a user interface including a processing result to the user terminal. At this time, the user terminal may output a user interface received from the computing device 1000 as a server, and receive or process information through interaction with the user.

추가적인 실시예에서, 컴퓨팅 장치(1000)는 임의의 서버에서 생성된 데이터 리소스를 전달받아 추가적인 정보 처리를 수행하는 임의의 형태의 단말을 포함할 수도 있다.In an additional embodiment, the computing device 1000 may include any type of terminal that receives data resources generated by any server and performs additional information processing.

도 2는 본 개시의 몇몇 실시예에 따라 네트워크 함수를 나타낸 개략도이다.2 is a schematic diagram illustrating a network function according to some embodiments of the present disclosure.

본 명세서에 걸쳐, 연산 모델, 신경망, 네트워크 함수, 뉴럴 네트워크(neural network)는 상호 교환 가능한 의미로 사용될 수 있다. 신경망은 일반적으로 노드라 지칭될 수 있는 상호 연결된 계산 단위들의 집합으로 구성될 수 있다. 이러한 노드들은 뉴런(neuron)들로 지칭될 수도 있다. 신경망은 적어도 하나 이상의 노드들을 포함하여 구성된다. 신경망들을 구성하는 노드(또는 뉴런)들은 하나 이상의 링크에 의해 상호 연결될 수 있다.Throughout this specification, the terms computational model, neural network, network function, and neural network may be used interchangeably. A neural network may consist of a set of interconnected computational units, which may generally be referred to as nodes. These nodes may also be referred to as neurons. A neural network includes one or more nodes. Nodes (or neurons) constituting neural networks may be interconnected by one or more links.

신경망 내에서, 링크를 통해 연결된 하나 이상의 노드들은 상대적으로 입력 노드 및 출력 노드의 관계를 형성할 수 있다. 입력 노드 및 출력 노드의 개념은 상대적인 것으로서, 하나의 노드에 대하여 출력 노드 관계에 있는 임의의 노드는 다른 노드와의 관계에서 입력 노드 관계에 있을 수 있으며, 그 역도 성립할 수 있다. 상술한 바와 같이, 입력 노드 대 출력 노드 관계는 링크를 중심으로 생성될 수 있다. 하나의 입력 노드에 하나 이상의 출력 노드가 링크를 통해 연결될 수 있으며, 그 역도 성립할 수 있다. In a neural network, one or more nodes connected through a link may form a relative relationship of an input node and an output node. The concept of an input node and an output node is relative, and any node in an output node relationship with one node may have an input node relationship with another node, and vice versa. As described above, an input node to output node relationship may be created around a link. More than one output node can be connected to one input node through a link, and vice versa.

하나의 링크를 통해 연결된 입력 노드 및 출력 노드 관계에서, 출력 노드의 데이터는 입력 노드에 입력된 데이터에 기초하여 그 값이 결정될 수 있다. 여기서 입력 노드와 출력 노드를 상호 연결하는 링크는 가중치(weight)를 가질 수 있다. 가중치는 가변적일 수 있으며, 신경망이 원하는 기능을 수행하기 위해, 사용자 또는 알고리즘에 의해 가변 될 수 있다. 예를 들어, 하나의 출력 노드에 하나 이상의 입력 노드가 각각의 링크에 의해 상호 연결된 경우, 출력 노드는 상기 출력 노드와 연결된 입력 노드들에 입력된 값들 및 각각의 입력 노드들에 대응하는 링크에 설정된 가중치에 기초하여 출력 노드 값을 결정할 수 있다.In a relationship between an input node and an output node connected through one link, the value of data of the output node may be determined based on data input to the input node. Here, a link interconnecting an input node and an output node may have a weight. The weight may be variable, and may be changed by a user or an algorithm in order to perform a function desired by the neural network. For example, when one or more input nodes are interconnected by respective links to one output node, the output node is set to a link corresponding to values input to input nodes connected to the output node and respective input nodes. An output node value may be determined based on the weight.

상술한 바와 같이, 신경망은 하나 이상의 노드들이 하나 이상의 링크를 통해 상호 연결되어 신경망 내에서 입력 노드 및 출력 노드 관계를 형성한다. 신경망 내에서 노드들과 링크들의 개수 및 노드들과 링크들 사이의 연관관계, 링크들 각각에 부여된 가중치의 값에 따라, 신경망의 특성이 결정될 수 있다. 예를 들어, 동일한 개수의 노드 및 링크들이 존재하고, 링크들의 가중치 값이 상이한 두 신경망이 존재하는 경우, 두 개의 신경망들은 서로 상이한 것으로 인식될 수 있다.As described above, in the neural network, one or more nodes are interconnected through one or more links to form an input node and output node relationship in the neural network. Characteristics of the neural network may be determined according to the number of nodes and links in the neural network, an association between the nodes and links, and a weight value assigned to each link. For example, when there are two neural networks having the same number of nodes and links and different weight values of the links, the two neural networks may be recognized as different from each other.

신경망은 하나 이상의 노드들의 집합으로 구성될 수 있다. 신경망을 구성하는 노드들의 부분 집합은 레이어(layer)를 구성할 수 있다. 신경망을 구성하는 노드들 중 일부는, 최초 입력 노드로부터의 거리들에 기초하여, 하나의 레이어(layer)를 구성할 수 있다. 예를 들어, 최초 입력 노드로부터 거리가 n인 노드들의 집합은, n 레이어를 구성할 수 있다. 최초 입력 노드로부터 거리는, 최초 입력 노드로부터 해당 노드까지 도달하기 위해 거쳐야 하는 링크들의 최소 개수에 의해 정의될 수 있다. 그러나, 이러한 레이어의 정의는 설명을 위한 임의적인 것으로서, 신경망 내에서 레이어의 차수는 상술한 것과 상이한 방법으로 정의될 수 있다. 예를 들어, 노드들의 레이어는 최종 출력 노드로부터 거리에 의해 정의될 수도 있다.A neural network may be composed of a set of one or more nodes. A subset of nodes constituting a neural network may constitute a layer. Some of the nodes constituting the neural network may form one layer based on distances from the first input node. For example, a set of nodes having a distance of n from the first input node may constitute n layers. The distance from the first input node may be defined by the minimum number of links that must be passed through to reach the corresponding node from the first input node. However, the definition of such a layer is arbitrary for explanation, and the order of a layer in a neural network may be defined in a method different from the above. For example, a layer of nodes may be defined by a distance from a final output node.

최초 입력 노드는 신경망 내의 노드들 중 다른 노드들과의 관계에서 링크를 거치지 않고 데이터가 직접 입력되는 하나 이상의 노드들을 의미할 수 있다. 또는, 신경망 네트워크 내에서, 링크를 기준으로 한 노드 간의 관계에 있어서, 링크로 연결된 다른 입력 노드들을 가지지 않는 노드들을 의미할 수 있다. 이와 유사하게, 최종 출력 노드는 신경망 내의 노드들 중 다른 노드들과의 관계에서, 출력 노드를 가지지 않는 하나 이상의 노드들을 의미할 수 있다. 또한, 히든 노드는 최초 입력 노드 및 최후 출력 노드가 아닌 신경망을 구성하는 노드들을 의미할 수 있다. An initial input node may refer to one or more nodes to which data is directly input without going through a link in relation to other nodes among nodes in the neural network. Alternatively, in a relationship between nodes based on a link in a neural network, it may mean nodes that do not have other input nodes connected by a link. Similarly, the final output node may refer to one or more nodes that do not have an output node in relation to other nodes among nodes in the neural network. Also, the hidden node may refer to nodes constituting the neural network other than the first input node and the last output node.

본 개시의 일 실시예에 따른 신경망은 입력 레이어의 노드의 개수가 출력 레이어의 노드의 개수와 동일할 수 있으며, 입력 레이어에서 히든 레이어로 진행됨에 따라 노드의 수가 감소하다가 다시 증가하는 형태의 신경망일 수 있다. 또한, 본 개시의 다른 일 실시예에 따른 신경망은 입력 레이어의 노드의 개수가 출력 레이어의 노드의 개수 보다 적을 수 있으며, 입력 레이어에서 히든 레이어로 진행됨에 따라 노드의 수가 감소하는 형태의 신경망일 수 있다. 또한, 본 개시의 또 다른 일 실시예에 따른 신경망은 입력 레이어의 노드의 개수가 출력 레이어의 노드의 개수보다 많을 수 있으며, 입력 레이어에서 히든 레이어로 진행됨에 따라 노드의 수가 증가하는 형태의 신경망일 수 있다. 본 개시의 또 다른 일 실시예에 따른 신경망은 상술한 신경망들의 조합된 형태의 신경망일 수 있다.In the neural network according to an embodiment of the present disclosure, the number of nodes in the input layer may be the same as the number of nodes in the output layer, and the number of nodes decreases and then increases again as the number of nodes progresses from the input layer to the hidden layer. can In addition, the neural network according to another embodiment of the present disclosure may be a neural network in which the number of nodes of the input layer may be less than the number of nodes of the output layer and the number of nodes decreases as the number of nodes increases from the input layer to the hidden layer. there is. In addition, the neural network according to another embodiment of the present disclosure is a neural network in which the number of nodes in the input layer may be greater than the number of nodes in the output layer, and the number of nodes increases as the number of nodes increases from the input layer to the hidden layer. can A neural network according to another embodiment of the present disclosure may be a neural network in the form of a combination of the aforementioned neural networks.

딥 뉴럴 네트워크(DNN: deep neural network, 심층신경망)는 입력 레이어와 출력 레이어 외에 복수의 히든 레이어를 포함하는 신경망을 의미할 수 있다. 딥 뉴럴 네트워크를 이용하면 데이터의 잠재적인 구조(latent structures)를 파악할 수 있다. 즉, 사진, 글, 비디오, 음성, 음악의 잠재적인 구조(예를 들어, 어떤 물체가 사진에 있는지, 글의 내용과 감정이 무엇인지, 음성의 내용과 감정이 무엇인지 등)를 파악할 수 있다. 딥 뉴럴 네트워크는 컨볼루션 뉴럴 네트워크(CNN: convolutional neural network), 리커런트 뉴럴 네트워크(RNN: recurrent neural network), 오토 인코더(auto encoder), GAN(Generative Adversarial Networks), 제한 볼츠만 머신(RBM: restricted boltzmann machine), 심층 신뢰 네트워크(DBN: deep belief network), Q 네트워크, U 네트워크, 샴 네트워크, 적대적 생성 네트워크(GAN: Generative Adversarial Network), 트랜스포머(transformer) 등을 포함할 수 있다. 전술한 딥 뉴럴 네트워크의 기재는 예시일 뿐이며 본 개시는 이에 제한되지 않는다. A deep neural network (DNN) may refer to a neural network including a plurality of hidden layers in addition to an input layer and an output layer. Deep neural networks can reveal latent structures in data. In other words, it can identify the latent structure of a photo, text, video, sound, or music (e.g., what objects are in the photo, what the content and emotion of the text are, what the content and emotion of the audio are, etc.). . Deep neural networks include convolutional neural networks (CNNs), recurrent neural networks (RNNs), auto encoders, generative adversarial networks (GANs), and restricted boltzmann machines (RBMs). machine), a deep belief network (DBN), a Q network, a U network, a Siamese network, a Generative Adversarial Network (GAN), a transformer, and the like. The description of the deep neural network described above is only an example, and the present disclosure is not limited thereto.

뉴럴 네트워크는 교사 학습(supervised learning), 비교사 학습(unsupervised learning), 반교사학습(semi supervised learning), 또는 강화학습(reinforcement learning) 중 적어도 하나의 방식으로 학습될 수 있다. 뉴럴 네트워크의 학습은 뉴럴 네트워크가 특정한 동작을 수행하기 위한 지식을 뉴럴 네트워크에 적용하는 과정일 수 있다. The neural network may be trained using at least one of supervised learning, unsupervised learning, semi-supervised learning, and reinforcement learning. Learning of the neural network may be a process of applying knowledge for the neural network to perform a specific operation to the neural network.

뉴럴 네트워크는 출력의 오류를 최소화하는 방향으로 학습될 수 있다. 뉴럴 네트워크의 학습에서 반복적으로 트레이닝 데이터를 뉴럴 네트워크에 입력시키고 트레이닝 데이터에 대한 뉴럴 네트워크의 출력과 타겟의 에러를 계산하고, 에러를 줄이기 위한 방향으로 뉴럴 네트워크의 에러를 뉴럴 네트워크의 출력 레이어에서부터 입력 레이어 방향으로 역전파(backpropagation)하여 뉴럴 네트워크의 각 노드의 가중치를 업데이트 하는 과정이다. 교사 학습의 경우 각각의 트레이닝 데이터에 정답이 라벨링 되어있는 트레이닝 데이터를 사용하며(즉, 라벨링된 트레이닝 데이터), 비교사 학습의 경우는 각각의 트레이닝 데이터에 정답이 라벨링되어 있지 않을 수 있다. 즉, 예를 들어 데이터 분류에 관한 교사 학습의 경우의 트레이닝 데이터는 트레이닝 데이터 각각에 카테고리가 라벨링 된 데이터 일 수 있다. 라벨링된 트레이닝 데이터가 뉴럴 네트워크에 입력되고, 뉴럴 네트워크의 출력(카테고리)과 트레이닝 데이터의 라벨을 비교함으로써 오류(error)가 계산될 수 있다. 다른 예로, 데이터 분류에 관한 비교사 학습의 경우 입력인 트레이닝 데이터가 뉴럴 네트워크 출력과 비교됨으로써 오류가 계산될 수 있다. 계산된 오류는 뉴럴 네트워크에서 역방향(즉, 출력 레이어에서 입력 레이어 방향)으로 역전파 되며, 역전파에 따라 뉴럴 네트워크의 각 레이어의 각 노드들의 연결 가중치가 업데이트 될 수 있다. 업데이트 되는 각 노드의 연결 가중치는 학습률(learning rate)에 따라 변화량이 결정될 수 있다. 입력 데이터에 대한 뉴럴 네트워크의 계산과 에러의 역전파는 학습 사이클(epoch)을 구성할 수 있다. 학습률은 뉴럴 네트워크의 학습 사이클의 반복 횟수에 따라 상이하게 적용될 수 있다. 예를 들어, 뉴럴 네트워크의 학습 초기에는 높은 학습률을 사용하여 뉴럴 네트워크가 빠르게 일정 수준의 성능을 확보하도록 하여 효율성을 높이고, 학습 후기에는 낮은 학습률을 사용하여 정확도를 높일 수 있다.A neural network can be trained in a way that minimizes output errors. In learning the neural network, the training data is repeatedly input into the neural network, the output of the neural network for the training data and the error of the target are calculated, and the error of the neural network is transferred from the output layer of the neural network to the input layer in the direction of reducing the error. It is a process of updating the weight of each node of the neural network by backpropagating in the same direction. In the case of teacher learning, each training data is labeled with the correct answer (ie, labeled training data), and in the case of comparative teacher learning, each training data may not have the correct answer labeled. That is, for example, training data in the case of teacher learning regarding data classification may be data in which each training data is labeled with a category. Labeled training data is input to the neural network, and an error can be calculated by comparing the output (category) of the neural network with the label of the training data. As another example, in the case of comparative history learning for data classification, an error may be calculated by comparing input training data with a neural network output. The calculated error is back-propagated in a reverse direction (ie, from the output layer to the input layer) in the neural network, and the connection weight of each node of each layer of the neural network may be updated according to the back-propagation. The amount of change in the connection weight of each updated node may be determined according to a learning rate. The neural network's computation of input data and backpropagation of errors can constitute a learning cycle (epoch). The learning rate may be applied differently according to the number of iterations of the learning cycle of the neural network. For example, a high learning rate may be used in the early stage of neural network training to increase efficiency by allowing the neural network to quickly obtain a certain level of performance, and a low learning rate may be used in the late stage to increase accuracy.

뉴럴 네트워크는 학습시키기 위한 트레이닝 데이터의 양을 늘리기 위해, 다양한 데이터 증강 방법이 사용될 수 있다. 예를 들어, 2차원 변환인 회전(Rotation), 크기(Scale), 밀림(Shearing), 반사(Reflection), 이동(Translation)을 통해 데이터 증강이 수행될 수 있다. 또한, 노이즈 삽입, 색상, 밝기 변형 등을 활용하여 데이터 증강이 수행될 수 있다. In order to increase the amount of training data for learning the neural network, various data augmentation methods may be used. For example, data augmentation may be performed through two-dimensional transformations such as rotation, scale, shearing, reflection, and translation. In addition, data augmentation may be performed by utilizing noise insertion, color, brightness transformation, and the like.

뉴럴 네트워크의 학습에서 일반적으로 트레이닝 데이터는 실제 데이터(즉, 학습된 뉴럴 네트워크를 이용하여 처리하고자 하는 데이터)의 부분집합일 수 있으며, 따라서, 트레이닝 데이터에 대한 오류는 감소하나 실제 데이터에 대해서는 오류가 증가하는 학습 사이클이 존재할 수 있다. 과적합(overfitting)은 이와 같이 트레이닝 데이터에 과하게 학습하여 실제 데이터에 대한 오류가 증가하는 현상이다. 과적합은 머신러닝 알고리즘의 오류를 증가시키는 원인으로 작용할 수 있다. 이러한 과적합을 막기 위하여 다양한 최적화 방법이 사용될 수 있다. 과적합을 막기 위해서는 트레이닝 데이터를 증가시키거나, 레귤라이제이션(regularization), 학습의 과정에서 네트워크의 노드 일부를 비활성화하는 드롭아웃(dropout), 배치 정규화 레이어(batch normalization layer)의 활용 등의 방법이 적용될 수 있다.In neural network learning, training data can generally be a subset of real data (that is, data to be processed using the trained neural network), so errors for training data are reduced, but errors for real data are reduced. There may be incremental learning cycles. Overfitting is a phenomenon in which error on real data increases due to excessive learning on training data. Overfitting can act as a cause of increasing the error of machine learning algorithms. Various optimization methods can be used to prevent such overfitting. To prevent overfitting, methods such as increasing the training data, regularization, inactivating some nodes in the network during learning, and using a batch normalization layer should be applied. can

본 개시는 다변량 시계열 데이터 상에 존재하는 결측치 데이터를 대체하는데 적합하도록 GAN 모델을 트레이닝하는 방법을 제공할 수 있다. 특히, 본 개시에 따라 트레이닝된 GAN 모델은 일부 시간대에서 모든 변수값이 결측된 데이터를 가지는 다변량 시계열 데이터에 적합할 수 있다. 다변량 시계열 데이터에서 일부 시간대에 대한 모든 변수값이 결측되는 경우, 기존의 결측치 대체 방법론은 결측치 데이터가 존재하는 시간대에 대한 정보의 부족으로 인해 낮은 대체 성능을 나타낸다. 본 개시에 따른 GAN 모델을 트레이닝하는 방법은 결측 데이터가 존재하지 않는 검증 데이터를 트레이닝에 사용한다는 점에서 다변량 시계열 데이터의 특성을 잘 반영할 수 있다. 특히, 본 개시의 방법은 손실함수(loss function)에 검증 항(validation term)을 추가함으로써 (i) 특정한 파라미터에 치우치는 문제점을 방지하고 (ii) 결측치가 상수값으로 대체되는 경향을 줄이고 (iii) 원본 데이터의 특성을 효율적으로 반영할 수 있다. 또한, 본 개시의 방법에 따르면, 손실함수에서 극단치(Outlier)에 강인한 평균절대오차(Mean Absolute Error, MAE)를 사용함으로써, GAN 모델이 극단치나 한 두개의 관측치 보다 전체적인 분포를 효율적으로 학습할 수 있다. The present disclosure may provide a method for training a GAN model suitable for replacing missing value data existing on multivariate time series data. In particular, a GAN model trained according to the present disclosure may be suitable for multivariate time series data having data in which all variable values are missing in some time period. When all variable values for some time period are missing in multivariate time series data, the existing missing value imputation methodology shows low imputation performance due to lack of information about the time period in which missing value data exist. The method for training a GAN model according to the present disclosure may well reflect the characteristics of multivariate time-series data in that verification data without missing data is used for training. In particular, the method of the present disclosure by adding a validation term to the loss function (i) prevents the problem of being biased toward a specific parameter, (ii) reduces the tendency of missing values to be replaced with constant values, and (iii) The characteristics of the original data can be reflected efficiently. In addition, according to the method of the present disclosure, by using mean absolute error (MAE), which is robust to outliers in the loss function, the GAN model can learn the overall distribution more efficiently than outliers or one or two observations. can

도 3은 본 개시의 몇몇 실시예에 따라 트레이닝 데이터에 기초하여 GAN 모델을 트레이닝하는 방법을 설명하기 위한 개념도이다. 도 4는 본 개시의 몇몇 실시예에 따라 GAN 모델의 생성자를 설명하기 위한 도면이다. 도 5는 본 개시의 몇몇 실시예에 따라 GAN 모델의 구별자를 설명하기 위한 도면이다. 3 is a conceptual diagram illustrating a method of training a GAN model based on training data according to some embodiments of the present disclosure. 4 is a diagram for explaining a generator of a GAN model according to some embodiments of the present disclosure. 5 is a diagram for explaining a discriminator of a GAN model according to some embodiments of the present disclosure.

도 3을 참조하면, 본 개시에 따른 예시적인 GAN 모델은 생성자(generator)(100), 힌트 생성자(hint generator)(200), 및 구별자(discriminator)(300)를 포함할 수 있다. 상술한 GAN 모델의 구성은 단지 예시이며, 일부 구성이 제외되거나 다른 구성이 추가될 수 있다. GAN 모델에 포함되는 예시적인 컴포넌트들 및 그 동작들은 “GAIN: Missing Data Imputation using Generative Adversarial Nets (2018), Jinsung Yoon et al.”에 개시되며, 이는 여기에 그 전체가 참조로서 통합된다.Referring to FIG. 3 , an exemplary GAN model according to the present disclosure may include a generator 100, a hint generator 200, and a discriminator 300. The configuration of the above-described GAN model is just an example, and some configurations may be excluded or other configurations may be added. Exemplary components included in the GAN model and their operations are disclosed in “GAIN: Missing Data Imputation using Generative Adversarial Nets (2018), Jinsung Yoon et al.,” which is incorporated herein by reference in its entirety.

본 개시의 몇몇 실시예에 따라, 생성자(100)는 대체 데이터(imputed data)를 생성하도록 트레이닝될 수 있다. 생성자(100)는 구별자(300)의 오분류율(misclassification rate)을 최대화하도록 트레이닝될 수 있다. Consistent with some embodiments of the present disclosure, generator 100 may be trained to generate imputed data. Constructor 100 may be trained to maximize the misclassification rate of discriminator 300 .

예시적인 생성자(100)의 동작이 설명된다. 예를 들어, 생성자(100)는 데이터 매트릭스(Data matrix)(20), 랜덤 매트릭스(Random matrix)(21), 마스크 매트릭스(Mask matrix)(22)를 입력 받을 수 있다. 그리고, 생성자(100)는 대체 매트릭스(Imputed matrix)(30)를 출력할 수 있다. The operation of the exemplary constructor 100 is described. For example, the generator 100 may receive a data matrix 20, a random matrix 21, and a mask matrix 22 as inputs. Also, the generator 100 may output an imputed matrix 30 .

데이터 매트릭스(20)는 관측치 데이터와 관련될 수 있다. 예를 들어, 데이터 매트릭스(20)는 관측치 데이터(X) 및 값 '0' (또는 'null' 값)을 가지는 데이터 벡터(

Figure pat00004
)를 포함할 수 있다. 여기서, 데이터 매트릭스(20)의 값 '0'의 분포는 결측치 데이터의 분포와 동일할 수 있다. 마스크 매트릭스(22)는 데이터 벡터(
Figure pat00005
)의 어떠한 컴포넌트들의 관측치 데이터인지 나타낼 수 있다. 예를 들어, 마스크 매트릭스(22)는, 관측치 데이터와 동일한 분포로 값 '1'을 가지고 결측치 데이터와 동일한 분포로 값 '0'을 가지는 마스크 벡터(M)를 포함할 수 있다. 데이터 매트릭스(20)가 결측치 데이터와 동일한 분포로 값 '0'을 가지기 때문에, 마스크 매트릭스(22)는 데이터 매트릭스(20)로부터 복구(recover)될 수도 있다. 랜덤 매트릭스(21)는 일반적인 GAN 알고리즘에서의 노이즈(Z)와 유사할 수 있다. 예를 들어, 랜덤 매트릭스(21)는 관측치 데이터와 동일한 분포로 값 '0'을 가지고, 결측치 데이터와 동일한 분포로 노이즈 변수(z)를 가질 수 있다. 따라서, 랜덤 매트릭스(21)는, 결측치 데이터(X)와 같은 분포로 노이즈 변수(z) 가지도록,
Figure pat00006
일 수 있다. 여기서, 노이즈 벡터(Z)는 모든 컴포넌트는 노이즈 변수(z)로 구성되는 벡터이고, 기호 ”
Figure pat00007
”는 산술연산 곱셈(element-wise multiplication)을 의미할 수 있다. Data matrix 20 may be associated with observational data. For example, the data matrix 20 is a data vector having observation data (X) and a value '0' (or a 'null' value) (
Figure pat00004
) may be included. Here, the distribution of the value '0' of the data matrix 20 may be the same as the distribution of missing value data. The mask matrix 22 is a data vector (
Figure pat00005
) may indicate which components of observation data are. For example, the mask matrix 22 may include a mask vector M having a value '1' in the same distribution as the observed value data and a value '0' in the same distribution as the missing value data. Since the data matrix 20 has the value '0' in the same distribution as the missing value data, the mask matrix 22 may be recovered from the data matrix 20. The random matrix 21 may be similar to noise (Z) in a general GAN algorithm. For example, the random matrix 21 may have the value '0' in the same distribution as the observed value data, and may have the noise variable (z) in the same distribution as the missing value data. Therefore, the random matrix 21 has a noise variable (z) with the same distribution as the missing value data (X),
Figure pat00006
can be Here, the noise vector (Z) is a vector in which all components are composed of the noise variable (z), and the symbol ”
Figure pat00007
” may mean arithmetic operation multiplication (element-wise multiplication).

도 4를 참조하여 생성자(100)의 동작들이 상세하게 설명된다. 생성자(100)는 데이터 매트릭스(20), 랜덤 매트릭스(21), 마스크 매트릭스(22)를 이용하여 생성 매트릭스(generated matrix)(25)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 생성 매트릭스(25)를 생성하기 위해, 데이터 매트릭스(20)와 랜덤 매트릭스(21)가 합산될 수 있다(합산 매트릭스(24) 참조). 그리고, 예를 들어, 생성 매트릭스(25)를 생성하기 위해, 마스크 매트릭스(22)는 다른 매트릭스들과 접합 연산(concatenate)될 수 있다. 생성 매트릭스(25)는 모든 컴포넌트가 대체 데이터(

Figure pat00008
)로 구성될 수 있다. 환언하면, 생성자(100)는 관측치 데이터가 있는 경우에도 모든 컴포넌트에 대하여 대체 데이터(
Figure pat00009
)를 생성할 수 있다. 생성 매트릭스(25)에서, 결측치 데이터의 분포에 따라 위치하는 컴포넌트들은 구별자를 속이도록 생성자(100)에 의해 생성된 데이터(즉, 결측치 데이터에 대한 대체 데이터)일 수 있다. 그리고, 생성 매트릭스(25)에서, 관측치 데이터의 분포에 따라 위치하는 컴포넌트들은 관측치 데이터와 유사한 값을 가지도록 생성자에 의해 생성된 데이터일 수 있다. 도 4를 참조하면, 생성자(100)의 성능은 합산 매트릭스(24)와 생성 매트릭스(25) 사이의 오차를 이용하여 결정될 수 있다. 유사하게, 도 3을 참조하면, 생성자(100)의 성능은 데이터 매트릭스(20)와 대체 매트릭스(30) 사이의 오차를 이용하여 결정될 수도 있다. 그리고, 생성자(100)는 대체 매트릭스(30)를 최종적으로 출력할 수 있다. 대체 매트릭스(30)는 트레이닝 데이터의 결측치 데이터와 동일한 분포로 대체 데이터(
Figure pat00010
)를 가질 수 있다. 그리고 대체 매트릭스(30)는 트레이닝 데이터의 관측치 데이터(데이터 매트릭스의 관측치 데이터이기도 함)를 포함할 수 있다. Operations of the constructor 100 are described in detail with reference to FIG. 4 . The generator 100 may generate a generated matrix 25 using the data matrix 20 , the random matrix 21 , and the mask matrix 22 . For example, the data matrix 20 and the random matrix 21 may be summed to produce the generative matrix 25 (see summation matrix 24). And, for example, the mask matrix 22 may be concatenated with other matrices to generate the generator matrix 25 . The generative matrix 25 has all components replaced by the data (
Figure pat00008
) can be configured. In other words, the constructor 100 provides replacement data (even if there is observation data) for all components.
Figure pat00009
) can be created. In the generation matrix 25, the components located according to the distribution of missing value data may be data generated by the generator 100 to fool the discriminator (ie, replacement data for missing value data). And, in the generation matrix 25, components positioned according to the distribution of observation data may be data generated by a generator to have similar values to the observation data. Referring to FIG. 4 , the performance of the generator 100 may be determined using an error between the summation matrix 24 and the generation matrix 25 . Similarly, referring to FIG. 3, the performance of generator 100 may be determined using the error between data matrix 20 and substitution matrix 30. Also, the generator 100 may finally output the substitution matrix 30 . The replacement matrix 30 has replacement data (with the same distribution as the missing value data of the training data).
Figure pat00010
) can have. And the substitution matrix 30 may include observation data of the training data (also observation data of the data matrix).

일례로, 예시적인 생성 매트릭스 '

Figure pat00011
'와 대체 매트리스 '
Figure pat00012
'는 다음의 수식에 따라 정의될 수 있다.As an example, an exemplary generative matrix '
Figure pat00011
'and alternative mattresses'
Figure pat00012
' can be defined according to the following formula.

Figure pat00013
Figure pat00013

도 5를 참조하면, 구별자(300)는 생성자(100)를 트레이닝하기 위해 적대적으로(adversary) 사용될 수 있다. 일반적인 GAN 알고리즘에서, 생성자의 출력은 전부 진짜(real)이거나 또는 전부 가짜(fake)일 수 있다. 이와 달리, 본 개시에 따른 생성자(100)의 출력은 진짜인 몇몇의 컴포넌트와 몇몇의 가짜인 컴포넌트를 포함할 수 있다. 따라서, 일반적인 구별자는 전체 벡터가 진짜인지 또는 가짜인지 식별하는데 반해, 본 개시에 따른 구별자(300)는 어떠한 컴포넌트가 진짜(관측치 데이터)이고 어떠한 컴포넌트가 가짜(대체 데이터)인지 구별할 수 있다. 유사한 의미로, 구별자(300)는 마스크 매트릭스(22)에 대한 예측값을 생성할 수 있다. 도 5를 참조하면, 구별자의 성능은 예측 매트릭스(40)와 마스크 매트릭스(22) 사이의 오차를 이용하여 결정될 수 있다.Referring to FIG. 5 , the discriminator 300 may be used adversarily to train the constructor 100 . In a typical GAN algorithm, the output of a generator can be all real or all fake. Alternatively, the output of the constructor 100 according to the present disclosure may include some components that are genuine and some components that are fake. Thus, while a typical discriminator identifies whether an entire vector is real or fake, the discriminator 300 according to the present disclosure can distinguish which components are real (observation data) and which components are fake (substitute data). In a similar sense, the discriminator 300 may generate prediction values for the mask matrix 22 . Referring to FIG. 5 , the performance of the discriminator may be determined using an error between the prediction matrix 40 and the mask matrix 22 .

힌트 생성자(200)는 힌트 매트릭스(31)를 생성할 수 있다. 힌트 매트릭스(31)는 마스크 매트릭스(22)의 일부를 구별자(300)에게 힌트로서 제공할 수 있다. 힌트 매트릭스(31)는 구별자(300)의 성능을 적당히 높임으로써 생성자(100)와 구별자(300)의 학습 효율을 높일 수 있다. 예를 들어, 도 5를 참조하면, 힌트 매트릭스(31)는 마스크 매트릭스(22)에서 결측치 데이터의 분포를 나타내는 값(예를 들어, '0')들의 일부를 랜덤하게 특정 값(예를 들어, '0.5')으로 교체함으로써 생성될 수 있다. 힌트 매트릭스(31)를 상이하게 정의함으로써, 구별자(300)에 제공되는 마스크 매트릭스(22)에 관한 정보량이 조절될 수도 있다. The hint generator 200 may generate a hint matrix 31 . The hint matrix 31 may provide a part of the mask matrix 22 to the discriminator 300 as a hint. The hint matrix 31 can increase the learning efficiency of the generator 100 and the discriminator 300 by appropriately increasing the performance of the discriminator 300 . For example, referring to FIG. 5 , the hint matrix 31 randomly assigns some of the values (eg, '0') representing the distribution of missing value data in the mask matrix 22 to a specific value (eg, '0.5'). By defining the hint matrix 31 differently, the amount of information about the mask matrix 22 provided to the discriminator 300 may be adjusted.

구별자(300)의 트레이닝 목적은 마스크 매트릭스(22)를 정확하게 예측하는 확률을 최대화하는 것일 수 있다. 그리고, 생성자(100)의 트레이닝 목적은 마스크 매트릭스(22)를 예측하는 구별자(300)의 확률을 최소화하는 것일 수 있다. 이러한 목적에 따라, V(D, G)는 이하의 수식에 따라 정의될 수 있다.The training objective of the discriminator 300 may be to maximize the probability of correctly predicting the mask matrix 22 . Also, a training objective of the generator 100 may be to minimize the probability of the discriminator 300 predicting the mask matrix 22 . For this purpose, V(D, G) may be defined according to the following formula.

Figure pat00014
Figure pat00014

그리고, 본 개시의 GAN 모델의 목적은 이하의 수식과 같이 최소최대 문제(minimax problem)로 정의될 수 있다.In addition, the purpose of the GAN model of the present disclosure may be defined as a minimax problem as in the following equation.

Figure pat00015
Figure pat00015

이제, 원본 데이터 중에서 트레이닝 데이터를 이용하여 GAN 모델을 트레이닝하는 구체적인 동작이 설명된다. Now, a specific operation of training a GAN model using training data among original data will be described.

도 3을 참조하면, 다변량 시계열 데이터(Multivariate Time Series Data)인 원본 데이터(10)가 도시된다. 예를 들어, 도 3에서 도시되는 원본 데이터(10)에서, 3번째 행에서 3개의 변수값 모두가 결측치 데이터일 수 있다. 트레이닝 데이터(11)는 부분적으로 결측치 데이터를 포함하도록 원본 데이터(10)로부터 획득될 수 있다. 예를 들어, 트레이닝 데이터(11)는 원본 데이터의 관측치 데이터로 구성되는 첫번째 및 2번째 행과 함께, 결측치 데이터인 3번째 행을 포함하도록 생성될 수 있다. 이 경우에, GAN 모델은 3번째 행에 대하여 대체 데이터를 생성하도록 트레이닝될 수 있다. 검증 데이터(12)는 결측치 데이터를 포함하지 않도록 원본 데이터(10)로부터 획득될 수 있다. 본 개시에 따른 방법에서, 이후에 도 6에서 설명되는 바와 같이, 검증 데이터(12) 또한 GAN 모델을 트레이닝하는데 사용될 수 있다. Referring to FIG. 3 , original data 10 that is multivariate time series data is shown. For example, in the original data 10 shown in FIG. 3 , all three variable values in the third row may be missing value data. Training data 11 may be obtained from original data 10 to include partially missing value data. For example, the training data 11 may be generated to include a third row of missing value data together with first and second rows consisting of observation data of the original data. In this case, the GAN model can be trained to generate alternative data for the third row. Verification data 12 may be obtained from original data 10 so as not to include missing value data. In the method according to the present disclosure, validation data 12 may also be used to train the GAN model, as described hereinafter in FIG. 6 .

트레이닝 데이터를 이용하여 GAN 모델을 트레이닝하는 예시적인 동작들에 대하여 설명하면, 먼저 구별자(300)가 크기

Figure pat00016
의 미니-배치(mini-batch)들을 이용하여 최적화될 수 있다. 미니-배치에서 각각의 샘플
Figure pat00017
에 대해,
Figure pat00018
개의 독립 샘플들
Figure pat00019
Figure pat00020
가 획득된 다음,
Figure pat00021
Figure pat00022
가 연산될 수 있다. 생성자(100)에 의존하는 구별자(300)의 유일한 출력은 각각의 샘플에 대해서
Figure pat00023
에 해당하는 출력들일 수 있다. 따라서, 이러한 출력들을 생성하도록 구별자(300)만이 트레이닝될 수 있다. 구별자(300)에 대한 손실함수는 다음과 같이 정의될 수 있다.Referring to exemplary operations for training a GAN model using training data, first, the size of the discriminator 300
Figure pat00016
can be optimized using mini-batches of Each sample in a mini-batch
Figure pat00017
About,
Figure pat00018
independent samples
Figure pat00019
and
Figure pat00020
is obtained, then
Figure pat00021
and
Figure pat00022
can be computed. The unique output of the discriminator 300, which depends on the generator 100, is for each sample
Figure pat00023
may be outputs corresponding to Thus, only the discriminator 300 can be trained to produce these outputs. The loss function for the discriminator 300 can be defined as follows.

Figure pat00024
Figure pat00024

구별자(300)를 업데이트하는데 사용되는 손실함수는 편의상 제 1 손실함수로 지칭될 수 있다. 극단치나 한 두개의 관측치 보다 전체적인 분포를 효율적으로 트레이닝하도록, 제 1 손실함수는 평균 절대 오차(Mean Absolute Error, MAE)에 의해 오차를 정의할 수 있다. 다만 이에 한정되지 않고, 제 1 손실함수는 상이한 방식으로 정의되는 오차를 사용할 수 있다.A loss function used to update the discriminator 300 may be referred to as a first loss function for convenience. In order to train the overall distribution more efficiently than the extreme values or one or two observations, the first loss function can define the error by the mean absolute error (MAE). However, it is not limited thereto, and an error defined in a different manner may be used as the first loss function.

구별자(300)는 다음 식과 같이 확률적 경사 하강법(Stochastic Gradient Descent, SGD)을 통해 업데이트될 수 있다. The discriminator 300 may be updated through Stochastic Gradient Descent (SGD) as shown in the following equation.

Figure pat00025
Figure pat00025

구별자(300)를 트레이닝하기 위한 예시적인 의사코드(pseudo-code)는 다음과 같다.Exemplary pseudo-code for training the discriminator 300 is as follows.

Figure pat00026
Figure pat00026

구별자(300)가 최적화된 이후에, 생성자(100)가 크기

Figure pat00027
의 미니-배치(mini-batch)를 이용하여 최적화될 수 있다. 상술한 바와 같이, 생성자(100)는 결측치 데이터 뿐만 아니라 관측치 데이터를 포함한 전체 데이터 벡터에 대하여 값들을 생성할 수 있다(도 4의 생성 매트릭스(24) 참조). 따라서, (i) 미니-맥스 게임에 의해 정의되는 바와 같이, 결측치 데이터와 관련된 대체 데이터
Figure pat00028
가 성공적으로 구별자(300)를 속이고, 그리고 (ii) 관측치 데이터와 관련된 생성자(100)에 의해 생성된 값
Figure pat00029
이 실제 관측된 값에 가깝도록, 생성자(100)가 트레이닝될 수 있다. 이러한 목적에 따라 생성자(100)를 트레이닝하기 위해, 2개의 손실함수가 사용될 수 있다. 생성자(100)에 대한 2개의 손실함수는 가중치 합으로 다음과 같이 정의될 수 있다. After the discriminator 300 is optimized, the generator 100 has a size
Figure pat00027
can be optimized using a mini-batch of As described above, the generator 100 can generate values for the entire data vector including observation data as well as missing value data (see generation matrix 24 in FIG. 4 ). Thus, (i) replacement data associated with missing value data, as defined by the mini-max game
Figure pat00028
successfully fools the discriminator 300, and (ii) the value produced by the constructor 100 associated with the observation data.
Figure pat00029
To approximate this actual observed value, the generator 100 can be trained. To train the constructor 100 for this purpose, two loss functions can be used. The two loss functions for the generator 100 can be defined as a weighted sum as follows.

Figure pat00030
Figure pat00030

여기서,

Figure pat00031
은 하이퍼 파라미터일 수 있다. 트레이닝 데이터에 기초하여 생성자(100)를 업데이트하는데 사용되는 손실함수는 편의상 제 2 손실함수로 지칭될 수 있다. 극단치나 한 두개의 관측치 보다 전체적인 분포를 효율적으로 트레이닝하도록, 제 2 손실함수는 평균 절대 오차(Mean Absolute Error, MAE)에 의해 오차를 정의할 수 있다. 다만 이에 한정되지 않고, 제 2 손실함수는 상이한 방식으로 정의되는 오차를 사용할 수 있다.here,
Figure pat00031
may be a hyperparameter. The loss function used to update the generator 100 based on the training data may be referred to as a second loss function for convenience. In order to efficiently train the overall distribution rather than the extreme values or one or two observations, the second loss function can define the error by means of the mean absolute error (MAE). However, it is not limited thereto, and an error defined in a different manner may be used as the second loss function.

그리고, 생성자(100)는 다음 식과 같이 2개의 손실함수의 가중치 합(weighted sum)을 최소화하도록 확률적 경사 하강법을 통해 업데이트될 수 있다.And, the generator 100 may be updated through stochastic gradient descent to minimize the weighted sum of the two loss functions as shown in the following equation.

Figure pat00032
Figure pat00032

트레이닝 데이터에 기초하여 생성자(100)를 트레이닝하기 위한 예시적인 의사코드(pseudo-code)는 다음과 같다.Exemplary pseudo-code for training constructor 100 based on training data is as follows.

Figure pat00033
Figure pat00033

도 6은 본 개시의 몇몇 실시예에 따라 검증 데이터에 기초하여 GAN 모델을 트레이닝하는 방법을 설명하기 위한 개념도이다.6 is a conceptual diagram for explaining a method of training a GAN model based on verification data according to some embodiments of the present disclosure.

상술한 바와 같이, 트레이닝 데이터(11)는 부분적으로 결측치 데이터를 포함하도록 원본 데이터(10)로부터 획득되는 반면에, 검증 데이터(12)는 결측치 데이터를 포함하지 않도록 원본 데이터(10)로부터 획득될 수 있다. 검증 데이터는 GAN 모델의 평가를 위해서 사용될 수 있다. 특히, 검증 데이터는 하이퍼 파라미터를 미세조정(Fine-Tuning)하기 위해 사용될 수 있다. 본 개시에 따른 방법에서, 이하에서 설명되는 바와 같이, 검증 데이터(12)가 GAN 모델을 트레이닝하는데 사용될 수 있다. 본 개시에 따른 GAN 모델을 트레이닝하는 방법은 결측 데이터가 존재하지 않는 검증 데이터를 트레이닝에 사용한다는 점에서 다변량 시계열 데이터의 특성을 잘 반영할 수 있다. As described above, the training data 11 may be obtained from the original data 10 to partially include missing value data, whereas the verification data 12 may be obtained from the original data 10 not to include missing value data. there is. Validation data can be used for evaluation of GAN models. In particular, verification data can be used for fine-tuning hyperparameters. In a method according to the present disclosure, validation data 12 may be used to train a GAN model, as described below. The method for training a GAN model according to the present disclosure may well reflect the characteristics of multivariate time-series data in that verification data without missing data is used for training.

도 6을 참조하면, 초기값 벡터 데이터(23)가 생성자(100)에 의해 처리될 수 있다. 이 경우에, 생성자(100)의 출력은 검증 데이터(12)와 함께 생성자(100)를 업데이트하는데 사용될 수 있다. 손실함수의 경우, 트레이닝 데이터와 관련된 2개의 손실함수(

Figure pat00034
,
Figure pat00035
)가 다시 사용되고, 검증 데이터와 관련된 1개의 손실함수(
Figure pat00036
)가 추가로 사용될 수 있다. 검증 데이터를 이용하여 생성자(100)를 트레이닝하기 위한 3개의 손실함수는 가중치 합으로 다음과 같이 정의될 수 있다. Referring to FIG. 6 , initial value vector data 23 may be processed by the constructor 100 . In this case, the output of constructor 100 can be used to update constructor 100 with validation data 12 . In the case of the loss function, two loss functions related to the training data (
Figure pat00034
,
Figure pat00035
) is used again, and one loss function related to the verification data (
Figure pat00036
) may be additionally used. Three loss functions for training the generator 100 using verification data can be defined as a weighted sum as follows.

Figure pat00037
Figure pat00037

여기서,

Figure pat00038
Figure pat00039
는 하이퍼 파라미터일 수 있다.here,
Figure pat00038
and
Figure pat00039
may be a hyperparameter.

검증 데이터에 기초하여 생성자(100)를 업데이트하는데 사용되는 손실함수는 편의상 제 3 손실함수로 지칭될 수 있다. 극단치나 한 두개의 관측치 보다 전체적인 분포를 효율적으로 트레이닝하도록, 제 3 손실함수는 평균 절대 오차에 의해 오차를 정의할 수 있다. 다만 이에 한정되지 않고, 제 3 손실함수는 상이한 방식으로 정의되는 오차를 사용할 수 있다.The loss function used to update the constructor 100 based on the validation data may be referred to as a third loss function for convenience. To train the entire distribution more efficiently than the extremes or one or two observations, the third loss function can define the error by mean absolute error. However, it is not limited thereto, and an error defined in a different manner may be used as the third loss function.

그리고, 생성자(100)는 다음 식과 같이 3개의 손실함수의 가중치 합(weighted sum)을 최소화하도록 확률적 경사 하강법을 통해 업데이트될 수 있다.And, the generator 100 may be updated through stochastic gradient descent to minimize the weighted sum of the three loss functions as shown in the following equation.

그리고, 생성자(100)는 다음 식과 같이 확률적 경사 하강법(stochastic gradient descent)을 통해 업데이트될 수 있다. In addition, the generator 100 may be updated through stochastic gradient descent as in the following equation.

Figure pat00040
Figure pat00040

검증 데이터를 이용하여 생성자(100)를 트레이닝하기 위한 예시적인 의사코드(pseudo-code)는 다음과 같다.Example pseudo-code for training constructor 100 using validation data is as follows.

Figure pat00041
Figure pat00041

도 7은 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 결측치 데이터에 대한 대체를 수행하는 GAN 모델을 트레이닝하는 방법의 순서도이다.7 is a flowchart of a method of training a GAN model performing imputation for missing value data according to some embodiments of the present disclosure.

본 개시의 몇몇 실시예에 따라, 본 방법은 원본 데이터로부터, 결측치 데이터를 포함하는 트레이닝 데이터, 및 결측치 데이터를 포함하지 않는 검증 데이터를 획득하는 단계(s100)를 포함할 수 있다.According to some embodiments of the present disclosure, the method may include acquiring, from original data, training data including missing value data and verification data not including missing value data ( S100 ).

본 개시의 몇몇 실시예에 따라, 본 방법은 트레이닝 데이터에 기초하여 GAN 모델의 생성자 및 구별자를 트레이닝하는 단계(s200)를 포함할 수 있다.According to some embodiments of the present disclosure, the method may include training generators and discriminators of the GAN model based on training data (s200).

본 개시의 몇몇 실시예에 따라, 본 방법은 검증 데이터에 기초하여 구별자를 추가로 트레이닝하는 단계(s300)를 포함할 수 있다. According to some embodiments of the present disclosure, the method may include further training the discriminator based on the verification data (s300).

전술한 본 개시에 따른 GAN 모델을 트레이닝하는 방법의 단계들은 단지 설명을 위해 제시된 것이며, 일부 단계가 생략되거나 별도의 단계가 추가될 수 있다. 또한, 전술한 GAN 모델을 트레이닝하는 방법의 단계들은 임의의 순서에 따라 수행될 수 있다. 대안적인 단계들이 이하에서 추가로 설명된다.The steps of the above-described method for training a GAN model according to the present disclosure are presented only for explanation, and some steps may be omitted or additional steps may be added. In addition, the steps of the above-described method for training a GAN model may be performed in any order. Alternative steps are further described below.

본 개시의 몇몇 실시예에 따라, 트레이닝 데이터에 기초하여 GAN 모델의 생성자 및 구별자를 트레이닝하는 단계(s200)는 제 1 손실함수를 이용하여 구별자를 업데이트하는 단계를 포함할 수 있다. 여기서, 제 1 손실함수는 평균 절대 오차(Mean Absolute Error, MAE)에 의해 오차를 정의할 수 있다.According to some embodiments of the present disclosure, training the generator and discriminator of the GAN model based on the training data (s200) may include updating the discriminator using the first loss function. Here, the error of the first loss function may be defined by mean absolute error (MAE).

본 개시의 몇몇 실시예에 따라, 트레이닝 데이터에 기초하여 GAN 모델의 생성자 및 구별자를 트레이닝하는 단계(s200)는 제 2 손실함수를 이용하여 생성자를 업데이트하는 단계를 포함할 수 있다. 여기서, 제 2 손실함수는 평균 절대 오차에 의해 오차를 정의할 수 있다.According to some embodiments of the present disclosure, training the generator and discriminator of the GAN model based on the training data (s200) may include updating the generator using a second loss function. Here, the second loss function may define an error by means of an average absolute error.

본 개시의 몇몇 실시예에 따라, 검증 데이터에 기초하여 생성자를 추가로 트레이닝하는 단계(s300)는 제 3 손실함수를 이용하여 생성자를 추가로 업데이트하는 단계를 포함할 수 있다. 여기서, 제 3 손실함수는 평균 절대 오차에 의해 오차를 정의할 수 있다.According to some embodiments of the present disclosure, further training the generator based on the verification data (s300) may include additionally updating the generator using the third loss function. Here, the third loss function may define an error by means of an average absolute error.

도 8은 본 개시의 몇몇 실시예들이 구현될 수 있는 예시적인 컴퓨팅 환경에 대한 간략하고 일반적인 개략도이다.8 is a simplified and general schematic diagram of an example computing environment in which some embodiments of the present disclosure may be implemented.

본 개시가 일반적으로 컴퓨팅 장치에 의해 구현될 수 있는 것으로 전술되었지만, 당업자라면 본 개시가 하나 이상의 컴퓨터 상에서 실행될 수 있는 컴퓨터 실행가능 명령어 및/또는 기타 프로그램 모듈들과 결합되어 및/또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합으로써 구현될 수 있다는 것을 잘 알 것이다.Although the present disclosure has been described above as being generally embodied by a computing device, those skilled in the art will understand that the present disclosure may be combined with computer-executable instructions and/or other program modules that may be executed on one or more computers and/or may be implemented in hardware and software. It will be appreciated that it can be implemented as a combination.

일반적으로, 프로그램 모듈은 특정의 태스크를 수행하거나 특정의 추상 데이터 유형을 구현하는 루틴, 프로그램, 컴포넌트, 데이터 구조, 기타 등등을 포함한다. 또한, 당업자라면 본 개시의 방법이 단일-프로세서 또는 멀티프로세서 컴퓨터 시스템, 미니컴퓨터, 메인프레임 컴퓨터는 물론 퍼스널 컴퓨터, 핸드헬드(handheld) 컴퓨팅 장치, 마이크로프로세서-기반 또는 프로그램가능 가전 제품, 기타 등등(이들 각각은 하나 이상의 연관된 장치와 연결되어 동작할 수 있음)을 비롯한 다른 컴퓨터 시스템 구성으로 실시될 수 있다는 것을 잘 알 것이다.Generally, program modules include routines, programs, components, data structures, etc. that perform particular tasks or implement particular abstract data types. In addition, those skilled in the art will understand that the methods of the present disclosure can be applied to single-processor or multiprocessor computer systems, minicomputers, mainframe computers as well as personal computers, handheld computing devices, microprocessor-based or programmable consumer electronics, and the like ( It will be appreciated that each of these may be implemented with other computer system configurations, including those that may be operative in connection with one or more associated devices.

본 개시의 설명된 실시예들은 또한 어떤 태스크들이 통신 네트워크를 통해 연결되어 있는 원격 처리 장치들에 의해 수행되는 분산 컴퓨팅 환경에서 실시될 수 있다. 분산 컴퓨팅 환경에서, 프로그램 모듈은 로컬 및 원격 메모리 저장 장치 둘 다에 위치할 수 있다.The described embodiments of the present disclosure may also be practiced in distributed computing environments where certain tasks are performed by remote processing devices that are linked through a communications network. In a distributed computing environment, program modules may be located in both local and remote memory storage devices.

컴퓨터는 통상적으로 다양한 컴퓨터 판독가능 매체를 포함한다. 컴퓨터에 의해 액세스 가능한 매체는 그 어떤 것이든지 컴퓨터 판독가능 매체가 될 수 있고, 이러한 컴퓨터 판독가능 매체는 휘발성 및 비휘발성 매체, 일시적(transitory) 및 비일시적(non-transitory) 매체, 이동식 및 비-이동식 매체를 포함한다. 제한이 아닌 예로서, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 판독가능 저장 매체 및 컴퓨터 판독가능 전송 매체를 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독가능 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보를 저장하는 임의의 방법 또는 기술로 구현되는 휘발성 및 비휘발성 매체, 일시적 및 비-일시적 매체, 이동식 및 비이동식 매체를 포함한다. 컴퓨터 판독가능 저장 매체는 RAM, ROM, EEPROM, 플래시 메모리 또는 기타 메모리 기술, CD-ROM, DVD(digital video disk) 또는 기타 광 디스크 저장 장치, 자기 카세트, 자기 테이프, 자기 디스크 저장 장치 또는 기타 자기 저장 장치, 또는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있고 원하는 정보를 저장하는 데 사용될 수 있는 임의의 기타 매체를 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.Computers typically include a variety of computer readable media. Computer readable media can be any medium that can be accessed by a computer, including volatile and nonvolatile media, transitory and non-transitory media, removable and non-transitory media. Includes removable media. By way of example, and not limitation, computer readable media may include computer readable storage media and computer readable transmission media. Computer readable storage media are volatile and nonvolatile media, transitory and non-transitory, removable and non-removable media implemented in any method or technology for storage of information such as computer readable instructions, data structures, program modules or other data. includes media Computer readable storage media may include RAM, ROM, EEPROM, flash memory or other memory technology, CD-ROM, digital video disk (DVD) or other optical disk storage device, magnetic cassette, magnetic tape, magnetic disk storage device or other magnetic storage device. device, or any other medium that can be accessed by a computer and used to store desired information.

컴퓨터 판독가능 전송 매체는 통상적으로 반송파(carrier wave) 또는 기타 전송 메커니즘(transport mechanism)과 같은 피변조 데이터 신호(modulated data signal)에 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터 등을 구현하고 모든 정보 전달 매체를 포함한다. 피변조 데이터 신호라는 용어는 신호 내에 정보를 인코딩하도록 그 신호의 특성들 중 하나 이상을 설정 또는 변경시킨 신호를 의미한다. 제한이 아닌 예로서, 컴퓨터 판독가능 전송 매체는 유선 네트워크 또는 직접 배선 접속(direct-wired connection)과 같은 유선 매체, 그리고 음향, RF, 적외선, 기타 무선 매체와 같은 무선 매체를 포함한다. 상술된 매체들 중 임의의 것의 조합도 역시 컴퓨터 판독가능 전송 매체의 범위 안에 포함되는 것으로 한다.A computer readable transmission medium typically embodies computer readable instructions, data structures, program modules or other data in a modulated data signal such as a carrier wave or other transport mechanism. Including all information delivery media. The term modulated data signal means a signal that has one or more of its characteristics set or changed so as to encode information within the signal. By way of example, and not limitation, computer readable transmission media includes wired media such as a wired network or direct-wired connection, and wireless media such as acoustic, RF, infrared, and other wireless media. Combinations of any of the above are also intended to be included within the scope of computer readable transmission media.

컴퓨터(1102)를 포함하는 본 개시의 여러가지 측면들을 구현하는 예시적인 환경(1010)이 나타내어져 있으며, 컴퓨터(1102)는 처리 장치(1104), 시스템 메모리(1106) 및 시스템 버스(1108)를 포함한다. 시스템 버스(1108)는 시스템 메모리(1106)(이에 한정되지 않음)를 비롯한 시스템 컴포넌트들을 처리 장치(1104)에 연결시킨다. 처리 장치(1104)는 다양한 상용 프로세서들 중 임의의 프로세서일 수 있다. 듀얼 프로세서 및 기타 멀티프로세서 아키텍처도 역시 처리 장치(1104)로서 이용될 수 있다.An exemplary environment 1010 implementing various aspects of the present disclosure is shown including a computer 1102, which includes a processing unit 1104, a system memory 1106, and a system bus 1108. do. System bus 1108 couples system components, including but not limited to system memory 1106 , to processing unit 1104 . Processing unit 1104 may be any of a variety of commercially available processors. Dual processor and other multiprocessor architectures may also be used as the processing unit 1104.

시스템 버스(1108)는 메모리 버스, 주변장치 버스, 및 다양한 상용 버스 아키텍처 중 임의의 것을 사용하는 로컬 버스에 추가적으로 상호 연결될 수 있는 몇 가지 유형의 버스 구조 중 임의의 것일 수 있다. 시스템 메모리(1106)는 판독 전용 메모리(ROM)(1110) 및 랜덤 액세스 메모리(RAM)(1112)를 포함한다. 기본 입/출력 시스템(BIOS)은 ROM, EPROM, EEPROM 등의 비휘발성 메모리(1110)에 저장되며, 이 BIOS는 시동 중과 같은 때에 컴퓨터(1102) 내의 구성요소들 간에 정보를 전송하는 일을 돕는 기본적인 루틴을 포함한다. RAM(1112)은 또한 데이터를 캐싱하기 위한 정적 RAM 등의 고속 RAM을 포함할 수 있다.System bus 1108 may be any of several types of bus structures that may additionally be interconnected to a memory bus, a peripheral bus, and a local bus using any of a variety of commercial bus architectures. System memory 1106 includes read only memory (ROM) 1110 and random access memory (RAM) 1112 . A basic input/output system (BIOS) is stored in non-volatile memory 1110, such as ROM, EPROM, or EEPROM, and is a basic set of information that helps transfer information between components within computer 1102, such as during startup. contains routines. RAM 1112 may also include high-speed RAM, such as static RAM, for caching data.

컴퓨터(1102)는 또한 내장형 하드 디스크 드라이브(HDD)(1114)(예를 들어, EIDE, SATA)-이 내장형 하드 디스크 드라이브(1114)는 또한 적당한 섀시(도시 생략) 내에서 외장형 용도로 구성될 수 있음-, 자기 플로피 디스크 드라이브(FDD)(1116)(예를 들어, 이동식 디스켓(1118)으로부터 판독을 하거나 그에 기록을 하기 위한 것임), 및 광 디스크 드라이브(1120)(예를 들어, CD-ROM 디스크(1122)를 판독하거나 DVD 등의 기타 고용량 광 매체로부터 판독을 하거나 그에 기록을 하기 위한 것임)를 포함한다. 하드 디스크 드라이브(1114), 자기 디스크 드라이브(1116) 및 광 디스크 드라이브(1120)는 각각 하드 디스크 드라이브 인터페이스(1124), 자기 디스크 드라이브 인터페이스(1126) 및 광 드라이브 인터페이스(1128)에 의해 시스템 버스(1108)에 연결될 수 있다. 외장형 드라이브 구현을 위한 인터페이스(1124)는 USB(Universal Serial Bus) 및 IEEE 1394 인터페이스 기술 중 적어도 하나 또는 그 둘 다를 포함한다.The computer 1102 may also include an internal hard disk drive (HDD) 1114 (eg, EIDE, SATA) - the internal hard disk drive 1114 may also be configured for external use within a suitable chassis (not shown). Yes—a magnetic floppy disk drive (FDD) 1116 (e.g., for reading from or writing to a removable diskette 1118), and an optical disk drive 1120 (e.g., a CD-ROM) for reading disc 1122 or reading from or writing to other high capacity optical media such as DVDs). The hard disk drive 1114, magnetic disk drive 1116, and optical disk drive 1120 are connected to the system bus 1108 by a hard disk drive interface 1124, magnetic disk drive interface 1126, and optical drive interface 1128, respectively. ) can be connected to The interface 1124 for external drive implementation includes at least one or both of USB (Universal Serial Bus) and IEEE 1394 interface technologies.

이들 드라이브 및 그와 연관된 컴퓨터 판독가능 매체는 데이터, 데이터 구조, 컴퓨터 실행가능 명령어, 기타 등등의 비휘발성 저장을 제공한다. 컴퓨터(1102)의 경우, 드라이브 및 매체는 임의의 데이터를 적당한 디지털 형식으로 저장하는 것에 대응한다. 상기에서의 컴퓨터 판독가능 매체에 대한 설명이 HDD, 이동식 자기 디스크, 및 CD 또는 DVD 등의 이동식 광 매체를 언급하고 있지만, 당업자라면 집 드라이브(zip drive), 자기 카세트, 플래쉬 메모리 카드, 카트리지, 기타 등등의 컴퓨터에 의해 판독가능한 다른 유형의 매체도 역시 예시적인 운영 환경에서 사용될 수 있으며 또 임의의 이러한 매체가 본 개시의 방법들을 수행하기 위한 컴퓨터 실행가능 명령어를 포함할 수 있다는 것을 잘 알 것이다.These drives and their associated computer readable media provide non-volatile storage of data, data structures, computer executable instructions, and the like. In the case of computer 1102, drives and media correspond to storing any data in a suitable digital format. Although the description of computer readable media above refers to HDDs, removable magnetic disks, and removable optical media such as CDs or DVDs, those skilled in the art can use zip drives, magnetic cassettes, flash memory cards, cartridges, etc. It will be appreciated that other tangible media readable by the computer, such as the like, may also be used in the exemplary operating environment and any such media may include computer executable instructions for performing the methods of the present disclosure.

운영 체제(1130), 하나 이상의 애플리케이션 프로그램(1132), 기타 프로그램 모듈(1134) 및 프로그램 데이터(1136)를 비롯한 다수의 프로그램 모듈이 드라이브 및 RAM(1112)에 저장될 수 있다. 운영 체제, 애플리케이션, 모듈 및/또는 데이터의 전부 또는 그 일부분이 또한 RAM(1112)에 캐싱될 수 있다. 본 개시가 여러가지 상업적으로 이용가능한 운영 체제 또는 운영 체제들의 조합에서 구현될 수 있다는 것을 잘 알 것이다.A number of program modules may be stored on the drive and RAM 1112, including an operating system 1130, one or more application programs 1132, other program modules 1134, and program data 1136. All or portions of the operating system, applications, modules and/or data may also be cached in RAM 1112. It will be appreciated that the present disclosure may be implemented in a variety of commercially available operating systems or combinations of operating systems.

사용자는 하나 이상의 유선/무선 입력 장치, 예를 들어, 키보드(1138) 및 마우스(1140) 등의 포인팅 장치를 통해 컴퓨터(1102)에 명령 및 정보를 입력할 수 있다. 기타 입력 장치(도시 생략)로는 마이크, IR 리모콘, 조이스틱, 게임 패드, 스타일러스 펜, 터치 스크린, 기타 등등이 있을 수 있다. 이들 및 기타 입력 장치가 종종 시스템 버스(1108)에 연결되어 있는 입력 장치 인터페이스(1142)를 통해 처리 장치(1104)에 연결되지만, 병렬 포트, IEEE 1394 직렬 포트, 게임 포트, USB 포트, IR 인터페이스, 기타 등등의 기타 인터페이스에 의해 연결될 수 있다.A user may enter commands and information into the computer 1102 through one or more wired/wireless input devices, such as a keyboard 1138 and a pointing device such as a mouse 1140. Other input devices (not shown) may include a microphone, IR remote control, joystick, game pad, stylus pen, touch screen, and the like. Although these and other input devices are often connected to the processing unit 1104 through an input device interface 1142 that is connected to the system bus 1108, a parallel port, IEEE 1394 serial port, game port, USB port, IR interface, may be connected by other interfaces such as the like.

모니터(1144) 또는 다른 유형의 디스플레이 장치도 역시 비디오 어댑터(1146) 등의 인터페이스를 통해 시스템 버스(1108)에 연결된다. 모니터(1144)에 부가하여, 컴퓨터는 일반적으로 스피커, 프린터, 기타 등등의 기타 주변 출력 장치(도시 생략)를 포함한다.A monitor 1144 or other type of display device is also connected to the system bus 1108 through an interface such as a video adapter 1146. In addition to the monitor 1144, computers typically include other peripheral output devices (not shown) such as speakers, printers, and the like.

컴퓨터(1102)는 유선 및/또는 무선 통신을 통한 원격 컴퓨터(들)(1148) 등의 하나 이상의 원격 컴퓨터로의 논리적 연결을 사용하여 네트워크화된 환경에서 동작할 수 있다. 원격 컴퓨터(들)(1148)는 워크스테이션, 컴퓨팅 디바이스 컴퓨터, 라우터, 퍼스널 컴퓨터, 휴대용 컴퓨터, 마이크로프로세서-기반 오락 기기, 피어 장치 또는 기타 통상의 네트워크 노드일 수 있으며, 일반적으로 컴퓨터(1102)에 대해 기술된 구성요소들 중 다수 또는 그 전부를 포함하지만, 간략함을 위해, 메모리 저장 장치(1150)만이 도시되어 있다. 도시되어 있는 논리적 연결은 근거리 통신망(LAN)(1152) 및/또는 더 큰 네트워크, 예를 들어, 원거리 통신망(WAN)(1154)에의 유선/무선 연결을 포함한다. 이러한 LAN 및 WAN 네트워킹 환경은 사무실 및 회사에서 일반적인 것이며, 인트라넷 등의 전사적 컴퓨터 네트워크(enterprise-wide computer network)를 용이하게 해주며, 이들 모두는 전세계 컴퓨터 네트워크, 예를 들어, 인터넷에 연결될 수 있다.Computer 1102 may operate in a networked environment using logical connections to one or more remote computers, such as remote computer(s) 1148 via wired and/or wireless communications. Remote computer(s) 1148 may be a workstation, computing device computer, router, personal computer, handheld computer, microprocessor-based entertainment device, peer device, or other common network node, and generally includes It includes many or all of the components described for, but for simplicity, only memory storage device 1150 is shown. The logical connections shown include wired/wireless connections to a local area network (LAN) 1152 and/or a larger network, such as a wide area network (WAN) 1154 . Such LAN and WAN networking environments are common in offices and corporations and facilitate enterprise-wide computer networks, such as intranets, all of which can be connected to worldwide computer networks, such as the Internet.

LAN 네트워킹 환경에서 사용될 때, 컴퓨터(1102)는 유선 및/또는 무선 통신 네트워크 인터페이스 또는 어댑터(1156)를 통해 로컬 네트워크(1152)에 연결된다. 어댑터(1156)는 LAN(1152)에의 유선 또는 무선 통신을 용이하게 해줄 수 있으며, 이 LAN(1152)은 또한 무선 어댑터(1156)와 통신하기 위해 그에 설치되어 있는 무선 액세스 포인트를 포함하고 있다. WAN 네트워킹 환경에서 사용될 때, 컴퓨터(1102)는 모뎀(1158)을 포함할 수 있거나, WAN(1154) 상의 통신 컴퓨팅 디바이스에 연결되거나, 또는 인터넷을 통하는 등, WAN(1154)을 통해 통신을 설정하는 기타 수단을 갖는다. 내장형 또는 외장형 및 유선 또는 무선 장치일 수 있는 모뎀(1158)은 직렬 포트 인터페이스(1142)를 통해 시스템 버스(1108)에 연결된다. 네트워크화된 환경에서, 컴퓨터(1102)에 대해 설명된 프로그램 모듈들 또는 그의 일부분이 원격 메모리/저장 장치(1150)에 저장될 수 있다. 도시된 네트워크 연결이 예시적인 것이며 컴퓨터들 사이에 통신 링크를 설정하는 기타 수단이 사용될 수 있다는 것을 잘 알 것이다.When used in a LAN networking environment, computer 1102 connects to local network 1152 through wired and/or wireless communication network interfaces or adapters 1156. Adapter 1156 may facilitate wired or wireless communications to LAN 1152, which also includes a wireless access point installed therein to communicate with wireless adapter 1156. When used in a WAN networking environment, computer 1102 may include a modem 1158, be connected to a communicating computing device on WAN 1154, or establish communications over WAN 1154, such as over the Internet. have other means. A modem 1158, which may be internal or external and a wired or wireless device, is connected to the system bus 1108 through a serial port interface 1142. In a networked environment, program modules described for computer 1102, or portions thereof, may be stored on remote memory/storage device 1150. It will be appreciated that the network connections shown are exemplary and other means of establishing a communication link between computers may be used.

컴퓨터(1102)는 무선 통신으로 배치되어 동작하는 임의의 무선 장치 또는 개체, 예를 들어, 프린터, 스캐너, 데스크톱 및/또는 휴대용 컴퓨터, PDA(portable data assistant), 통신 위성, 무선 검출가능 태그와 연관된 임의의 장비 또는 장소, 및 전화와 통신을 하는 동작을 한다. 이것은 적어도 Wi-Fi 및 블루투스 무선 기술을 포함한다. 따라서, 통신은 종래의 네트워크에서와 같이 미리 정의된 구조이거나 단순하게 적어도 2개의 장치 사이의 애드혹 통신(ad hoc communication)일 수 있다.Computer 1102 is any wireless device or entity that is deployed and operating in wireless communication, eg, printers, scanners, desktop and/or portable computers, portable data assistants (PDAs), communication satellites, wireless detectable tags associated with It operates to communicate with arbitrary equipment or places and telephones. This includes at least Wi-Fi and Bluetooth wireless technologies. Thus, the communication may be a predefined structure as in conventional networks or simply an ad hoc communication between at least two devices.

Wi-Fi(Wireless Fidelity)는 유선 없이도 인터넷 등으로의 연결을 가능하게 해준다. Wi-Fi는 이러한 장치, 예를 들어, 컴퓨터가 실내에서 및 실외에서, 즉 기지국의 통화권 내의 아무 곳에서나 데이터를 전송 및 수신할 수 있게 해주는 셀 전화와 같은 무선 기술이다. Wi-Fi 네트워크는 안전하고 신뢰성 있으며 고속인 무선 연결을 제공하기 위해 IEEE 802.11(a, b, g, 기타)이라고 하는 무선 기술을 사용한다. 컴퓨터를 서로에, 인터넷에 및 유선 네트워크(IEEE 802.3 또는 이더넷을 사용함)에 연결시키기 위해 Wi-Fi가 사용될 수 있다. Wi-Fi 네트워크는 비인가 2.4 및 5GHz 무선 대역에서, 예를 들어, 11Mbps(802.11a) 또는 54 Mbps(802.11b) 데이터 레이트로 동작하거나, 양 대역(듀얼 대역)을 포함하는 제품에서 동작할 수 있다.Wi-Fi (Wireless Fidelity) makes it possible to connect to the Internet without wires. Wi-Fi is a wireless technology, such as a cell phone, that allows such devices, eg, computers, to transmit and receive data both indoors and outdoors, i.e. anywhere within coverage of a base station. Wi-Fi networks use a radio technology called IEEE 802.11 (a, b, g, etc.) to provide secure, reliable, and high-speed wireless connections. Wi-Fi can be used to connect computers to each other, to the Internet, and to wired networks (using IEEE 802.3 or Ethernet). Wi-Fi networks can operate in the unlicensed 2.4 and 5 GHz radio bands, for example, at 11 Mbps (802.11a) or 54 Mbps (802.11b) data rates, or in products that include both bands (dual band) .

본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 정보 및 신호들이 임의의 다양한 상이한 기술들 및 기법들을 이용하여 표현될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 위의 설명에서 참조될 수 있는 데이터, 지시들, 명령들, 정보, 신호들, 비트들, 심볼들 및 칩들은 전압들, 전류들, 전자기파들, 자기장들 또는 입자들, 광학장들 또는 입자들, 또는 이들의 임의의 결합에 의해 표현될 수 있다.Those skilled in the art will understand that information and signals may be represented using any of a variety of different technologies and techniques. For example, data, instructions, instructions, information, signals, bits, symbols and chips that may be referenced in the above description are voltages, currents, electromagnetic waves, magnetic fields or particles, optical fields s or particles, or any combination thereof.

한편, 본 개시의 몇몇 실시예에 따라 데이터 구조를 저장한 컴퓨터 판독가능 매체가 개시된다.Meanwhile, according to some embodiments of the present disclosure, a computer readable medium storing a data structure is disclosed.

데이터 구조는 데이터에 효율적인 접근 및 수정을 가능하게 하는 데이터의 조직, 관리, 저장을 의미할 수 있다. 데이터 구조는 특정 문제(예를 들어, 최단 시간으로 데이터 검색, 데이터 저장, 데이터 수정) 해결을 위한 데이터의 조직을 의미할 수 있다. 데이터 구조는 특정한 데이터 처리 기능을 지원하도록 설계된, 데이터 요소들 간의 물리적이거나 논리적인 관계로 정의될 수도 있다. 데이터 요소들 간의 논리적인 관계는 사용자 정의 데이터 요소들 간의 연결관계를 포함할 수 있다. 데이터 요소들 간의 물리적인 관계는 컴퓨터 판독가능 저장매체(예를 들어, 영구 저장 장치)에 물리적으로 저장되어 있는 데이터 요소들 간의 실제 관계를 포함할 수 있다. 데이터 구조는 구체적으로 데이터의 집합, 데이터 간의 관계, 데이터에 적용할 수 있는 함수 또는 명령어를 포함할 수 있다. 효과적으로 설계된 데이터 구조를 통해 컴퓨팅 장치는 컴퓨팅 장치의 자원을 최소한으로 사용하면서 연산을 수행할 수 있다. 구체적으로 컴퓨팅 장치는 효과적으로 설계된 데이터 구조를 통해 연산, 읽기, 삽입, 삭제, 비교, 교환, 검색의 효율성을 높일 수 있다.Data structure can refer to the organization, management, and storage of data that enables efficient access and modification of data. Data structure may refer to the organization of data to solve a specific problem (eg, data retrieval, data storage, data modification in the shortest time). A data structure may be defined as a physical or logical relationship between data elements designed to support a specific data processing function. A logical relationship between data elements may include a connection relationship between user-defined data elements. A physical relationship between data elements may include an actual relationship between data elements physically stored in a computer-readable storage medium (eg, a persistent storage device). The data structure may specifically include a set of data, a relationship between data, and a function or command applicable to the data. Through an effectively designed data structure, a computing device can perform calculations while using minimal resources of the computing device. Specifically, the computing device can increase the efficiency of operation, reading, insertion, deletion, comparison, exchange, and search through an effectively designed data structure.

데이터 구조는 데이터 구조의 형태에 따라 선형 데이터 구조와 비선형 데이터 구조로 구분될 수 있다. 선형 데이터 구조는 하나의 데이터 뒤에 하나의 데이터만이 연결되는 구조일 수 있다. 선형 데이터 구조는 리스트(List), 스택(Stack), 큐(Queue), 데크(Deque)를 포함할 수 있다. 리스트는 내부적으로 순서가 존재하는 일련의 데이터 집합을 의미할 수 있다. 리스트는 연결 리스트(Linked List)를 포함할 수 있다. 연결 리스트는 각각의 데이터가 포인터를 가지고 한 줄로 연결되어 있는 방식으로 데이터가 연결된 데이터 구조일 수 있다. 연결 리스트에서 포인터는 다음이나 이전 데이터와의 연결 정보를 포함할 수 있다. 연결 리스트는 형태에 따라 단일 연결 리스트, 이중 연결 리스트, 원형 연결 리스트로 표현될 수 있다. 스택은 제한적으로 데이터에 접근할 수 있는 데이터 나열 구조일 수 있다. 스택은 데이터 구조의 한 쪽 끝에서만 데이터를 처리(예를 들어, 삽입 또는 삭제)할 수 있는 선형 데이터 구조일 수 있다. 스택에 저장된 데이터는 늦게 들어갈수록 빨리 나오는 데이터 구조(LIFO-Last in First Out)일 수 있다. 큐는 제한적으로 데이터에 접근할 수 있는 데이터 나열 구조로서, 스택과 달리 늦게 저장된 데이터일수록 늦게 나오는 데이터 구조(FIFO-First in First Out)일 수 있다. 데크는 데이터 구조의 양 쪽 끝에서 데이터를 처리할 수 있는 데이터 구조일 수 있다.The data structure can be divided into a linear data structure and a non-linear data structure according to the shape of the data structure. A linear data structure may be a structure in which only one data is connected after one data. Linear data structures may include lists, stacks, queues, and decks. A list may refer to a series of data sets in which order exists internally. The list may include a linked list. A linked list may be a data structure in which data are connected in such a way that each data is connected in a single line with a pointer. In a linked list, a pointer can contain information about connection to the next or previous data. A linked list can be expressed as a singly linked list, a doubly linked list, or a circular linked list depending on the form. A stack can be a data enumeration structure that allows limited access to data. A stack can be a linear data structure in which data can be processed (eg, inserted or deleted) at only one end of the data structure. The data stored in the stack may be a LIFO-Last in First Out (Last in First Out) data structure. A queue is a data listing structure that allows limited access to data, and unlike a stack, it can be a data structure (FIFO-First in First Out) in which data stored later comes out later. A deck can be a data structure that can handle data from either end of the data structure.

비선형 데이터 구조는 하나의 데이터 뒤에 복수개의 데이터가 연결되는 구조일 수 있다. 비선형 데이터 구조는 그래프(Graph) 데이터 구조를 포함할 수 있다. 그래프 데이터 구조는 정점(Vertex)과 간선(Edge)으로 정의될 수 있으며 간선은 서로 다른 두개의 정점을 연결하는 선을 포함할 수 있다. 그래프 데이터 구조 트리(Tree) 데이터 구조를 포함할 수 있다. 트리 데이터 구조는 트리에 포함된 복수개의 정점 중에서 서로 다른 두개의 정점을 연결시키는 경로가 하나인 데이터 구조일 수 있다. 즉 그래프 데이터 구조에서 루프(loop)를 형성하지 않는 데이터 구조일 수 있다.The nonlinear data structure may be a structure in which a plurality of data are connected after one data. The non-linear data structure may include a graph data structure. A graph data structure can be defined as a vertex and an edge, and an edge can include a line connecting two different vertices. A graph data structure may include a tree data structure. The tree data structure may be a data structure in which one path connects two different vertices among a plurality of vertices included in the tree. That is, it may be a data structure that does not form a loop in a graph data structure.

본 명세서에 걸쳐, 연산 모델, 신경망, 네트워크 함수, 뉴럴 네트워크(neural network)는 동일한 의미로 사용될 수 있다. 이하에서는 신경망으로 통일하여 기술한다. 데이터 구조는 신경망을 포함할 수 있다. 그리고 신경망을 포함한 데이터 구조는 컴퓨터 판독가능 매체에 저장될 수 있다. 신경망을 포함한 데이터 구조는 또한 신경망에 의한 처리를 위하여 전처리된 데이터, 신경망에 입력되는 데이터, 신경망의 가중치, 신경망의 하이퍼 파라미터, 신경망으로부터 획득한 데이터, 신경망의 각 노드 또는 레이어와 연관된 활성 함수, 신경망의 학습을 위한 손실함수 등을 포함할 수 있다. 신경망을 포함한 데이터 구조는 상기 개시된 구성들 중 임의의 구성 요소들을 포함할 수 있다. 즉 신경망을 포함한 데이터 구조는 신경망에 의한 처리를 위하여 전처리된 데이터, 신경망에 입력되는 데이터, 신경망의 가중치, 신경망의 하이퍼 파라미터, 신경망으로부터 획득한 데이터, 신경망의 각 노드 또는 레이어와 연관된 활성 함수, 신경망의 학습을 위한 손실함수 등 전부 또는 이들의 임의의 조합을 포함하여 구성될 수 있다. 전술한 구성들 이외에도, 신경망을 포함한 데이터 구조는 신경망의 특성을 결정하는 임의의 다른 정보를 포함할 수 있다. 또한, 데이터 구조는 신경망의 연산 과정에 사용되거나 발생되는 모든 형태의 데이터를 포함할 수 있으며 전술한 사항에 제한되는 것은 아니다. 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 판독가능 기록 매체 및/또는 컴퓨터 판독가능 전송 매체를 포함할 수 있다. 신경망은 일반적으로 노드라 지칭될 수 있는 상호 연결된 계산 단위들의 집합으로 구성될 수 있다. 이러한 노드들은 뉴런(neuron)들로 지칭될 수도 있다. 신경망은 적어도 하나 이상의 노드들을 포함하여 구성된다.Throughout this specification, computational model, neural network, network function, and neural network may be used interchangeably. Hereinafter, a neural network is unified and described. The data structure may include a neural network. And the data structure including the neural network may be stored in a computer readable medium. The data structure including the neural network may also include preprocessed data for processing by the neural network, data input to the neural network, weights of the neural network, hyperparameters of the neural network, data obtained from the neural network, activation function associated with each node or layer of the neural network, and neural network It may include a loss function for learning of . A data structure including a neural network may include any of the components described above. That is, the data structure including the neural network includes preprocessed data for processing by the neural network, data input to the neural network, weights of the neural network, hyperparameters of the neural network, data obtained from the neural network, activation function associated with each node or layer of the neural network, and neural network. It may be configured to include all or any combination thereof, such as a loss function for learning of . In addition to the foregoing configurations, the data structure comprising the neural network may include any other information that determines the characteristics of the neural network. In addition, the data structure may include all types of data used or generated in the computational process of the neural network, but is not limited to the above. A computer readable medium may include a computer readable recording medium and/or a computer readable transmission medium. A neural network may consist of a set of interconnected computational units, which may generally be referred to as nodes. These nodes may also be referred to as neurons. A neural network includes one or more nodes.

데이터 구조는 신경망에 입력되는 데이터를 포함할 수 있다. 신경망에 입력되는 데이터를 포함하는 데이터 구조는 컴퓨터 판독가능 매체에 저장될 수 있다. 신경망에 입력되는 데이터는 신경망 학습 과정에서 입력되는 트레이닝 데이터 및/또는 학습이 완료된 신경망에 입력되는 입력 데이터를 포함할 수 있다. 신경망에 입력되는 데이터는 전처리(pre-processing)를 거친 데이터 및/또는 전처리 대상이 되는 데이터를 포함할 수 있다. 전처리는 데이터를 신경망에 입력시키기 위한 데이터 처리 과정을 포함할 수 있다. 따라서 데이터 구조는 전처리 대상이 되는 데이터 및 전처리로 발생되는 데이터를 포함할 수 있다. 전술한 데이터 구조는 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.The data structure may include data input to the neural network. A data structure including data input to the neural network may be stored in a computer readable medium. Data input to the neural network may include training data input during the neural network learning process and/or input data input to the neural network after learning has been completed. Data input to the neural network may include pre-processed data and/or data subject to pre-processing. Pre-processing may include a data processing process for inputting data to a neural network. Accordingly, the data structure may include data subject to pre-processing and data generated by pre-processing. The foregoing data structure is only an example, and the present disclosure is not limited thereto.

데이터 구조는 신경망의 가중치를 포함할 수 있다. (본 명세서에서 가중치, 파라미터는 동일한 의미로 사용될 수 있다.) 그리고 신경망의 가중치를 포함한 데이터 구조는 컴퓨터 판독가능 매체에 저장될 수 있다. 신경망은 복수개의 가중치를 포함할 수 있다. 가중치는 가변적일 수 있으며, 신경망이 원하는 기능을 수행하기 위해, 사용자 또는 알고리즘에 의해 가변 될 수 있다. 예를 들어, 하나의 출력 노드에 하나 이상의 입력 노드가 각각의 링크에 의해 상호 연결된 경우, 출력 노드는 상기 출력 노드와 연결된 입력 노드들에 입력된 값들 및 각각의 입력 노드들에 대응하는 링크에 설정된 가중치에 기초하여 출력 노드에서 출력되는 데이터 값을 결정할 수 있다. 전술한 데이터 구조는 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.The data structure may include the weights of the neural network. (In this specification, weights and parameters may be used in the same meaning.) Also, a data structure including weights of a neural network may be stored in a computer readable medium. A neural network may include a plurality of weights. The weight may be variable, and may be changed by a user or an algorithm in order to perform a function desired by the neural network. For example, when one or more input nodes are interconnected by respective links to one output node, the output node is set to a link corresponding to values input to input nodes connected to the output node and respective input nodes. A data value output from an output node may be determined based on the weight. The foregoing data structure is only an example, and the present disclosure is not limited thereto.

제한이 아닌 예로서, 가중치는 신경망 학습 과정에서 가변되는 가중치 및/또는 신경망 학습이 완료된 가중치를 포함할 수 있다. 신경망 학습 과정에서 가변되는 가중치는 학습 사이클이 시작되는 시점의 가중치 및/또는 학습 사이클 동안 가변되는 가중치를 포함할 수 있다. 신경망 학습이 완료된 가중치는 학습 사이클이 완료된 가중치를 포함할 수 있다. 따라서 신경망의 가중치를 포함한 데이터 구조는 신경망 학습 과정에서 가변되는 가중치 및/또는 신경망 학습이 완료된 가중치를 포함한 데이터 구조를 포함할 수 있다. 그러므로 상술한 가중치 및/또는 각 가중치의 조합은 신경망의 가중치를 포함한 데이터 구조에 포함되는 것으로 한다. 전술한 데이터 구조는 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.As a non-limiting example, the weights may include weights that are varied during neural network training and/or weights for which neural network training has been completed. The variable weight in the neural network learning process may include a weight at the time the learning cycle starts and/or a variable weight during the learning cycle. The weights for which neural network learning has been completed may include weights for which learning cycles have been completed. Accordingly, the data structure including the weights of the neural network may include a data structure including weights that are variable during the neural network learning process and/or weights for which neural network learning is completed. Therefore, it is assumed that the above-described weights and/or combinations of weights are included in the data structure including the weights of the neural network. The foregoing data structure is only an example, and the present disclosure is not limited thereto.

신경망의 가중치를 포함한 데이터 구조는 직렬화(serialization) 과정을 거친 후 컴퓨터 판독가능 저장 매체(예를 들어, 메모리, 하드 디스크)에 저장될 수 있다. 직렬화는 데이터 구조를 동일하거나 다른 컴퓨팅 장치에 저장하고 나중에 다시 재구성하여 사용할 수 있는 형태로 변환하는 과정일 수 있다. 컴퓨팅 장치는 데이터 구조를 직렬화하여 네트워크를 통해 데이터를 송수신할 수 있다. 직렬화된 신경망의 가중치를 포함한 데이터 구조는 역직렬화(deserialization)를 통해 동일한 컴퓨팅 장치 또는 다른 컴퓨팅 장치에서 재구성될 수 있다. 신경망의 가중치를 포함한 데이터 구조는 직렬화에 한정되는 것은 아니다. 나아가 신경망의 가중치를 포함한 데이터 구조는 컴퓨팅 장치의 자원을 최소한으로 사용하면서 연산의 효율을 높이기 위한 데이터 구조(예를 들어, 비선형 데이터 구조에서 B-Tree, Trie, m-way search tree, AVL tree, Red-Black Tree)를 포함할 수 있다. 전술한 사항은 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.The data structure including the weights of the neural network may be stored in a computer readable storage medium (eg, a memory or a hard disk) after going through a serialization process. Serialization can be the process of converting a data structure into a form that can be stored on the same or another computing device and later reconstructed and used. A computing device may serialize data structures to transmit and receive data over a network. The data structure including the weights of the serialized neural network may be reconstructed on the same computing device or another computing device through deserialization. The data structure including the weights of the neural network is not limited to serialization. Furthermore, the data structure including the weights of the neural network is a data structure for increasing the efficiency of operation while minimizing the resource of the computing device (for example, B-Tree, Trie, m-way search tree, AVL tree, Red-Black Tree). The foregoing is only an example, and the present disclosure is not limited thereto.

데이터 구조는 신경망의 하이퍼 파라미터(Hyper-parameter)를 포함할 수 있다. 그리고 신경망의 하이퍼 파라미터를 포함한 데이터 구조는 컴퓨터 판독가능 매체에 저장될 수 있다. 하이퍼 파라미터는 사용자에 의해 가변되는 변수일 수 있다. 하이퍼 파라미터는 예를 들어, 학습률(learning rate), 비용 함수(cost function), 학습 사이클 반복 횟수, 가중치 초기화(Weight initialization)(예를 들어, 가중치 초기화 대상이 되는 가중치 값의 범위 설정), Hidden Unit 개수(예를 들어, 히든 레이어의 개수, 히든 레이어의 노드 수)를 포함할 수 있다. 전술한 데이터 구조는 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.The data structure may include hyper-parameters of the neural network. Also, the data structure including the hyperparameters of the neural network may be stored in a computer readable medium. A hyperparameter may be a variable variable by a user. Hyperparameters include, for example, learning rate, cost function, number of learning cycle iterations, weight initialization (eg, setting the range of weight values to be targeted for weight initialization), hidden unit number (eg, the number of hidden layers and the number of nodes in the hidden layer). The foregoing data structure is only an example, and the present disclosure is not limited thereto.

본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 여기에 개시된 실시예들과 관련하여 설명된 다양한 예시적인 논리 블록들, 모듈들, 프로세서들, 수단들, 회로들 및 알고리즘 단계들이 전자 하드웨어, (편의를 위해, 여기에서 소프트웨어로 지칭되는) 다양한 형태들의 프로그램 또는 설계 코드 또는 이들 모두의 결합에 의해 구현될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 하드웨어 및 소프트웨어의 이러한 상호 호환성을 명확하게 설명하기 위해, 다양한 예시적인 컴포넌트들, 블록들, 모듈들, 회로들 및 단계들이 이들의 기능과 관련하여 위에서 일반적으로 설명되었다. 이러한 기능이 하드웨어 또는 소프트웨어로서 구현되는지 여부는 특정한 애플리케이션 및 전체 시스템에 대하여 부과되는 설계 제약들에 따라 좌우된다. 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 각각의 특정한 애플리케이션에 대하여 다양한 방식들로 설명된 기능을 구현할 수 있으나, 이러한 구현 결정들은 본 개시의 범위를 벗어나는 것으로 해석되어서는 안 될 것이다.Those skilled in the art will understand that the various illustrative logical blocks, modules, processors, means, circuits, and algorithm steps described in connection with the embodiments disclosed herein are electronic hardware, (for convenience) , may be implemented by various forms of program or design code (referred to herein as software) or a combination of both. To clearly illustrate this interchangeability of hardware and software, various illustrative components, blocks, modules, circuits, and steps have been described above generally in terms of their functionality. Whether such functionality is implemented as hardware or software depends on the particular application and the design constraints imposed on the overall system. Skilled artisans may implement the described functionality in varying ways for each particular application, but such implementation decisions should not be interpreted as causing a departure from the scope of the present disclosure.

여기서 제시된 다양한 실시예들은 방법, 장치, 또는 표준 프로그래밍 및/또는 엔지니어링 기술을 사용한 제조 물품(article)으로 구현될 수 있다. 용어 제조 물품은 임의의 컴퓨터-판독가능 저장장치로부터 액세스 가능한 컴퓨터 프로그램, 캐리어, 또는 매체(media)를 포함한다. 예를 들어, 컴퓨터-판독가능 저장매체는 자기 저장 장치(예를 들면, 하드 디스크, 플로피 디스크, 자기 스트립, 등), 광학 디스크(예를 들면, CD, DVD, 등), 스마트 카드, 및 플래쉬 메모리 장치(예를 들면, EEPROM, 카드, 스틱, 키 드라이브, 등)를 포함하지만, 이들로 제한되는 것은 아니다. 또한, 여기서 제시되는 다양한 저장 매체는 정보를 저장하기 위한 하나 이상의 장치 및/또는 다른 기계-판독가능한 매체를 포함한다.Various embodiments presented herein may be implemented as a method, apparatus, or article of manufacture using standard programming and/or engineering techniques. The term article of manufacture includes a computer program, carrier, or media accessible from any computer-readable storage device. For example, computer-readable storage media include magnetic storage devices (eg, hard disks, floppy disks, magnetic strips, etc.), optical disks (eg, CDs, DVDs, etc.), smart cards, and flash memory devices (eg, EEPROM, cards, sticks, key drives, etc.), but are not limited thereto. Additionally, various storage media presented herein include one or more devices and/or other machine-readable media for storing information.

제시된 프로세스들에 있는 단계들의 특정한 순서 또는 계층 구조는 예시적인 접근들의 일례임을 이해하도록 한다. 설계 우선순위들에 기반하여, 본 개시의 범위 내에서 프로세스들에 있는 단계들의 특정한 순서 또는 계층 구조가 재배열될 수 있다는 것을 이해하도록 한다. 첨부된 방법 청구항들은 샘플 순서로 다양한 단계들의 엘리먼트들을 제공하지만 제시된 특정한 순서 또는 계층 구조에 한정되는 것을 의미하지는 않는다.It is to be understood that the specific order or hierarchy of steps in the processes presented is an example of exemplary approaches. Based upon design priorities, it is to be understood that the specific order or hierarchy of steps in the processes may be rearranged within the scope of this disclosure. The accompanying method claims present elements of the various steps in a sample order, but are not meant to be limited to the specific order or hierarchy presented.

제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 개시를 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 개시의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 개시는 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.The description of the presented embodiments is provided to enable any person skilled in the art to make or use the present disclosure. Various modifications to these embodiments will be apparent to those skilled in the art of this disclosure, and the general principles defined herein may be applied to other embodiments without departing from the scope of this disclosure. Thus, the present disclosure is not to be limited to the embodiments presented herein, but is to be interpreted in the widest scope consistent with the principles and novel features presented herein.

Claims (11)

컴퓨팅 장치에 의해 수행되는 결측치 데이터(Missing data)에 대한 대체(imputation)를 수행하는 GAN(Generative Adversarial Network) 모델을 트레이닝하는 방법에 있어서, 상기 방법은:
원본 데이터로부터, 결측치 데이터를 포함하는 트레이닝 데이터(train data), 및 결측치 데이터를 포함하지 않는 검증 데이터(Validation data)를 획득하는 단계;
상기 트레이닝 데이터에 기초하여 상기 GAN 모델의 생성자(generator) 및 구별자(discriminator)를 트레이닝하는 단계; 및
상기 검증 데이터에 기초하여 상기 생성자를 추가로 트레이닝하는 단계;
를 포함하고,
상기 생성자는:
데이터 매트릭스(data matrix), 랜덤 매트릭스(random matrix), 또는 마스크 매트릭스(mask matrix) 중 적어도 하나를 입력받고, 그리고 대체 매트릭스(imputed matrix)를 출력하고, 그리고
상기 구별자는:
상기 대체 매트릭스 또는 힌트 매트릭스(hint matrix) 중 적어도 하나를 입력받고 예측 매트릭스(estimated matrix)를 출력하는,
방법.
A method for training a Generative Adversarial Network (GAN) model that performs imputation on missing data performed by a computing device, the method comprising:
obtaining training data including missing value data and validation data not including missing value data, from the original data;
training a generator and discriminator of the GAN model based on the training data; and
further training the constructor based on the verification data;
including,
The constructor:
At least one of a data matrix, a random matrix, or a mask matrix is input, and an imputed matrix is output, and
The differentiator is:
Receiving at least one of the substitution matrix or hint matrix and outputting an estimated matrix,
method.
제 1 항에 있어서,
상기 트레이닝 데이터에 기초하여 상기 GAN 모델의 생성자 및 구별자를 트레이닝하는 단계는:
제 1 손실함수를 이용하여 구별자를 업데이트하는 단계 - 상기 제 1 손실함수는 아래의 (수식 1)을 포함함 -; 및
제 2 손실함수를 이용하여 생성자를 업데이트하는 단계 - 상기 제 2 손실함수는 아래의 (수식 2)를 포함함-;
를 포함하는,
방법.
(수식 1)
Figure pat00042

(수식 2)
Figure pat00043

According to claim 1,
Training the generator and discriminator of the GAN model based on the training data:
Updating a discriminator using a first loss function, wherein the first loss function includes the following (Equation 1); and
Updating a generator using a second loss function, wherein the second loss function includes (Equation 2) below;
including,
method.
(Equation 1)
Figure pat00042

(Formula 2)
Figure pat00043

제 2 항에 있어서,
상기 제 1 손실함수는 평균 절대 오차(Mean Absolute Error, MAE)에 의해 오차를 정의하는,
방법.
According to claim 2,
The first loss function defines the error by mean absolute error (MAE),
method.
제 2 항에 있어서,
상기 제 2 손실함수는 평균 절대 오차에 의해 오차를 정의하는,
방법.
According to claim 2,
The second loss function defines the error by the mean absolute error,
method.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 검증 데이터에 기초하여 상기 생성자를 추가로 트레이닝하는 단계는:
제 3 손실함수를 이용하여 생성자를 추가로 업데이트하는 단계 - 상기 제 3 손실함수는 아래의 (수식 3)을 포함함 -;
를 포함하는,
방법.
(수식 3)
Figure pat00044

According to any one of claims 1 to 4,
Further training the constructor based on the validation data includes:
further updating the generator using a third loss function, wherein the third loss function includes (Equation 3) below;
including,
method.
(Formula 3)
Figure pat00044

제 5 항에 있어서,
상기 제 3 손실함수는 평균 절대 오차에 의해 오차를 정의하는,
방법.
According to claim 5,
The third loss function defines the error by the mean absolute error,
method.
제 1 항에 있어서,
상기 생성자는 결측치 데이터에 대응하는 대체 데이터를 생성하도록 트레이닝되고, 그리고
상기 구별자는 관측 데이터와 대체 데이터를 구별하도록 트레이닝되는,
방법.
According to claim 1,
the generator is trained to generate replacement data corresponding to missing value data; and
wherein the discriminator is trained to discriminate between observed data and substitute data;
method.
제 1 항에 있어서,
상기 원본 데이터는 다변량 시계열 데이터(Multivariate Time Series Data)이고, 그리고
상기 원본 데이터는 일부 시간대의 전체 변수에 대한 결측치 데이터를 포함하는,
방법.
According to claim 1,
The original data is multivariate time series data, and
The original data includes missing value data for all variables in some time period,
method.
컴퓨터 프로그램을 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체로서, 상기 컴퓨터 프로그램은 하나 이상의 프로세서에서 실행되는 경우, 상기 하나 이상의 프로세서로 하여금 결측치 데이터에 대한 대체를 수행하는 GAN 모델을 트레이닝하는 방법을 수행하기 위한 동작들을 수행하도록 하며, 상기 방법은:
원본 데이터로부터, 결측치 데이터를 포함하는 트레이닝 데이터(train data), 및 결측치 데이터를 포함하지 않는 검증 데이터(Validation data)를 획득하는 단계;
상기 트레이닝 데이터에 기초하여 상기 GAN 모델의 생성자(generator) 및 구별자(discriminator)를 트레이닝하는 단계; 및
상기 검증 데이터에 기초하여 상기 생성자를 추가로 트레이닝하는 단계;
를 포함하고,
상기 생성자는:
데이터 매트릭스(data matrix), 랜덤 매트릭스(random matrix), 또는 마스크 매트릭스(mask matrix) 중 적어도 하나를 입력받고, 그리고 대체 매트릭스(imputed matrix)를 출력하고, 그리고
상기 구별자는:
상기 대체 매트릭스 또는 힌트 매트릭스(hint matrix) 중 적어도 하나를 입력받고 예측 매트릭스(estimated matrix)를 출력하는,
컴퓨터 프로그램을 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체.
A non-transitory computer-readable storage medium storing a computer program, wherein the computer program, when executed in one or more processors, causes the one or more processors to perform a method of training a GAN model performing replacement for missing value data to perform the operations, the method comprising:
obtaining training data including missing value data and validation data not including missing value data, from the original data;
training a generator and discriminator of the GAN model based on the training data; and
further training the constructor based on the verification data;
including,
The constructor:
At least one of a data matrix, a random matrix, or a mask matrix is input, and an imputed matrix is output, and
The differentiators are:
Receiving at least one of the substitution matrix or hint matrix and outputting an estimated matrix,
A non-transitory computer-readable storage medium that stores a computer program.
학습 과정에서 적어도 일부가 업데이트 되는 신경망의 파라미터에 대응하는 데이터 구조가 저장된 컴퓨터 판독가능한 기록 매체로서, 상기 신경망의 동작은 상기 파라미터에 적어도 부분적으로 기초하고, 상기 학습 과정은:
원본 데이터로부터, 결측치 데이터를 포함하는 트레이닝 데이터(train data), 및 결측치 데이터를 포함하지 않는 검증 데이터(Validation data)를 획득하는 단계;
상기 트레이닝 데이터에 기초하여 상기 GAN 모델의 생성자(generator) 및 구별자(discriminator)를 트레이닝하는 단계; 및
상기 검증 데이터에 기초하여 상기 생성자를 추가로 트레이닝하는 단계;
를 포함하고,
상기 생성자는:
데이터 매트릭스(data matrix), 랜덤 매트릭스(random matrix), 또는 마스크 매트릭스(mask matrix) 중 적어도 하나를 입력받고, 그리고 대체 매트릭스(imputed matrix)를 출력하고, 그리고
상기 구별자는:
상기 대체 매트릭스 또는 힌트 매트릭스(hint matrix) 중 적어도 하나를 입력받고 예측 매트릭스(estimated matrix)를 출력하는,
데이터 구조가 저장된 컴퓨터 판독가능한 기록 매체.
A computer-readable recording medium storing a data structure corresponding to parameters of a neural network, at least partially updated in a learning process, wherein operation of the neural network is based at least in part on the parameters, and the learning process comprises:
obtaining training data including missing value data and validation data not including missing value data, from the original data;
training a generator and discriminator of the GAN model based on the training data; and
further training the constructor based on the validation data;
including,
The constructor:
At least one of a data matrix, a random matrix, or a mask matrix is input, and an imputed matrix is output, and
The differentiator is:
Receiving at least one of the substitution matrix or hint matrix and outputting an estimated matrix,
A computer readable recording medium in which a data structure is stored.
결측치 데이터에 대한 대체를 수행하는 GAN 모델을 트레이닝하기 위한 컴퓨팅 장치로서,
하나 이상의 프로세서; 및
상기 하나 이상의 프로세서에서 실행 가능한 명령들을 저장하는 메모리;
를 포함하고,
상기 하나 이상의 프로세서는:
원본 데이터로부터, 결측치 데이터를 포함하는 트레이닝 데이터(train data), 및 결측치 데이터를 포함하지 않는 검증 데이터(Validation data)를 획득하는 단계;
상기 트레이닝 데이터에 기초하여 상기 GAN 모델의 생성자(generator) 및 구별자(discriminator)를 트레이닝하는 단계; 및
상기 검증 데이터에 기초하여 상기 생성자를 추가로 트레이닝하는 단계;
를 수행하고,
상기 생성자는:
데이터 매트릭스(data matrix), 랜덤 매트릭스(random matrix), 또는 마스크 매트릭스(mask matrix) 중 적어도 하나를 입력받고, 그리고 대체 매트릭스(imputed matrix)를 출력하고, 그리고
상기 구별자는:
상기 대체 매트릭스 또는 힌트 매트릭스(hint matrix) 중 적어도 하나를 입력받고 예측 매트릭스(estimated matrix)를 출력하는,
컴퓨팅 장치.
A computing device for training a GAN model that performs imputation for missing value data,
one or more processors; and
a memory storing instructions executable by the one or more processors;
including,
The one or more processors:
obtaining training data including missing value data and validation data not including missing value data, from the original data;
training a generator and discriminator of the GAN model based on the training data; and
further training the constructor based on the verification data;
and
The constructor:
At least one of a data matrix, a random matrix, or a mask matrix is input, and an imputed matrix is output, and
The differentiators are:
Receiving at least one of the substitution matrix or hint matrix and outputting an estimated matrix,
computing device.
KR1020220029892A 2021-12-30 2022-03-10 Method and device for training gan model to perform missing data imputation KR20230103820A (en)

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