퍼셉트론(Perceptron)이란 무엇인가?

 

퍼셉트론(Perceptron)은 여러 개의 신호를 받아 하나의 신호로 출력하는 간단한 알고리즘입니다.

예로 들어, 누군가 당신을 때릴 때 어디를 맞느냐에 따라 소리가 나올 수도 있고 나오지 않을 수도 있습니다.

맞는 부위가 여러 개라면 (여러 개의 입력 신호), "악!" 소리가 나는 것 (0:소리 안남, 1:"악!") 을 출력신호로 이해할 수 있습니다. 퍼셉트론은 이러한 개념을 기반으로 설계되며, 다음과 같은 수식으로 표현할 수 있습니다.

 

퍼셉트론의 구조

아래 그림은 퍼셉트론의 구조를 나타냅니다.

• x1​,x2​ : 입력 신호
• w1​,w2 ​: 가중치
• θ : 편향 (Threshold)

 

퍼셉트론의 출력 y는 다음의 식으로 계산됩니다.

 

입력 신호에 가중치를 곱해 모두 더한 값이 편향 θ보다 크면 y=1을 출력하고, 그렇지 않으면 y=0을 출력합니다.

 

 

 

퍼셉트론으로 논리 회로 구현하기

퍼셉트론을 활용하면 간단한 논리 회로를 설계할 수 있습니다.
예를 들어 AND 게이트를 구현해보겠습니다.

 

AND 게이트란?

AND 게이트는 입력 신호 x1​과 x2​가 모두 1일 때만 출력이 1이 되는 논리 회로입니다.
다음은 AND 게이트의 진리표입니다.

x1	x2	y
0	0	0
0	1	0
1	0	0
1	1	1

 

AND 게이트 구현

위의 퍼셉트론 식을 기반으로 가중치 w1​,w2​와 편향 θ를 설정하면 AND 게이트를 구현할 수 있습니다.
예를 들어, 다음과 같은 값을 설정해봅시다.

• w1=0.5
• w2=0.5
• θ=0.6

이 경우, 입력 신호를 계산해보면 다음과 같은 결과가 나옵니다:

• w1x1 + w2x2 ≤ θ일 때 y = 0
• w1x1 + w2x2​ > θ일 때 y = 1

따라서 x1과 x2​가 모두 1일 때만 출력 신호 y가 1이 되어 AND 게이트의 조건을 만족합니다.

OR/NAND 게이트도 구현 가능

마찬가지로, 가중치와 편향 값을 조정하여 OR 게이트나 NAND 게이트도 설계할 수 있습니다.

 

 

결론

퍼셉트론은 단순하지만 강력한 알고리즘으로, 논리 회로를 구현할 수 있는 기본적인 도구입니다.
오늘날 딥러닝의 근간이 되는 신경망 모델도 퍼셉트론의 아이디어에서 시작되었다고 볼 수 있습니다.