강화학습: 칭찬받으며 똑똑해지는 컴퓨터 이야기

여러분, 강아지에게 "앉아"를 가르쳐 본 적 있나요? 강아지가 잘 앉으면 간식을 주지요. 그러면 강아지는 "아하, 앉으면 맛있는 걸 주는구나!" 하고 배웁니다. 컴퓨터도 이렇게 배울 수 있어요. 그 방법을 강화학습이라고 불러요.

강화학습이 뭐예요?

강화학습은 컴퓨터가 스스로 해 보면서 배우는 방법이에요. 정답을 미리 알려주지 않아요. 대신 잘하면 "상"을 주고, 못하면 상을 안 줘요. 컴퓨터는 상을 더 많이 받고 싶어서 점점 더 잘하게 됩니다.

쉽게 말하면 이래요. 게임을 처음 할 때는 서툴지요? 하지만 여러 번 하다 보면 어느새 잘하게 돼요. 어떻게 하면 점수가 오르는지 몸으로 익혔기 때문이에요. 강화학습도 똑같아요.

세 가지 배우는 방법

컴퓨터가 배우는 방법은 크게 세 가지가 있어요.

• 지도학습: 선생님이 정답을 하나하나 알려주는 방법이에요. "이건 고양이야, 이건 강아지야" 하고 말이죠.
• 비지도학습: 정답 없이 비슷한 것끼리 스스로 묶는 방법이에요.
• 강화학습: 직접 해 보고 상을 받으며 배우는 방법이에요. 오늘의 주인공이지요!

강화학습에 나오는 친구들

강화학습에는 중요한 세 친구가 있어요. 이름이 조금 어렵지만 하나씩 보면 쉬워요.

• 에이전트: 배우는 컴퓨터예요. 우리가 가르치는 "학생"이라고 생각하면 돼요.
• 환경: 에이전트가 활동하는 세상이에요. 게임 화면이나 미로 같은 곳이지요.
• 상(보상): 잘했을 때 주는 점수예요. 강아지 간식 같은 거예요.

에이전트는 환경 속에서 행동을 해요. 그러면 환경이 바뀌고, 잘했으면 상을 줘요. 에이전트는 이 상을 최대한 많이 모으는 게 목표예요.

그림으로 보아요

아래 그림을 볼까요? 학생(에이전트)이 세상(환경)에게 행동을 보내요. 세상은 학생에게 새 모습과 상을 돌려줘요. 이게 빙글빙글 계속 돌아가요.

미로 찾기로 이해해요

미로 안에 로봇이 있다고 생각해 봐요. 로봇은 출구를 찾아야 해요. 처음에는 아무것도 몰라서 여기저기 헤매요. 벽에 부딪히면 상을 못 받고, 출구에 가까워지면 상을 조금 받아요. 출구를 찾으면 큰 상을 받아요!

로봇은 이 놀이를 수백 번, 수천 번 반복해요. 그러면서 "이 길로 가면 상을 많이 받네" 하고 기억해요. 나중에는 헤매지 않고 척척 출구를 찾아가지요.

시행착오가 중요해요

강화학습의 비밀은 실수해도 괜찮다는 거예요. 오히려 실수를 통해 배워요. 처음부터 잘하는 건 없어요. 넘어지고, 다시 해 보고, 조금씩 나아지는 거예요.

여러분이 자전거를 배울 때도 똑같았지요? 몇 번 넘어지다가 어느 순간 균형을 잡게 돼요. 컴퓨터도 이렇게 "해 보고 배우기"를 통해 똑똑해져요.

어디에 쓰일까요?

강화학습은 우리 주변에서 많이 쓰여요.

• 게임: 컴퓨터가 바둑이나 게임을 사람보다 잘하게 되었어요.
• 로봇: 로봇이 걷거나 물건을 잡는 법을 배워요.
• 자동차: 스스로 운전하는 자동차도 이 방법으로 배워요.

정리해요

오늘 배운 걸 한 문장으로 말하면 이래요. 강화학습은 컴퓨터가 직접 해 보고, 상을 받으며, 점점 더 잘하게 되는 배움 방법이에요.

강아지가 간식을 받으며 "앉아"를 배우듯, 컴퓨터도 상을 받으며 배워요. 실수를 두려워하지 않고 계속 도전하는 마음, 그게 바로 강화학습의 힘이랍니다. 여러분도 새로운 걸 배울 때 이 로봇처럼 씩씩하게 도전해 보세요!