1장. 기호 사전

논문 읽기 · 1부. 도구

기본 · 약 20분 · 연습문제 5

요약

논문에 자주 나오는 기호를 분야별로 모은 사전: 집합과 논리, 선형대수, 미적분, 확률과 통계, 최적화, 점근 표기, 머신러닝 고유 기호, 물리 관례

논문을 처음 펴면 막히는 곳은 대개 개념보다 기호입니다. Ex∼p\mathbb E_{x \sim p}, arg⁡min⁡\arg\min, ∝\propto, ⊙\odot, O(nlog⁡n)\mathcal O(n\log n) 같은 기호는 본문에서 설명하지 않고 그냥 씁니다. 이 장은 그런 기호를 분야별로 모아, 읽는 법과 뜻, 배운 단원을 한 줄씩 정리한 사전입니다. 처음부터 외울 필요는 없고, 논문을 읽다가 막히면 찾아보는 용도로 씁니다.

1.1 읽는 법

정의 1.1. 이 장에서 기호(notation)란 논문에서 정의 없이 쓰이는 관례적 표기를 말합니다. 같은 기호가 분야마다 다른 뜻을 가질 수 있으므로, 논문의 “Notation” 절이나 첫 등장 위치를 늘 먼저 확인합니다.

예를 들어 σ\sigma는 통계에서는 표준편차, 머신러닝에서는 시그모이드 함수, 물리에서는 단면적이나 전기전도도입니다.

1.2 집합과 논리

기호 읽기 뜻 배운 곳
∈\in, ∉\notin 원소이다 x∈Ax \in A: xx는 AA의 원소 LA 0장
⊆\subseteq 부분집합 LA 0장
N,Z,Q,R,C\mathbb N, \mathbb Z, \mathbb Q, \mathbb R, \mathbb C 자연수, 정수, 유리수, 실수, 복소수 LA 0장
Rn\mathbb R^n, Rm×n\mathbb R^{m \times n} nn차원 벡터, m×nm \times n 행렬의 집합 LA 2·4장
∀\forall, ∃\exists 모든, 존재한다 한정기호 DM 2강
{x:P(x)}\{x : P(x)\} PP를 만족하는 xx의 집합 LA 0장
f:A→Bf: A \to B AA에서 BB로 가는 함수 LA 0장
:=:=, ≜\triangleq 정의한다 왼쪽을 오른쪽으로 정의
∣A∣\lvert A\rvert 집합의 원소 수 DM 7강
[n][n] {1,2,…,n}\{1, 2, \dots, n\}

1.3 선형대수

기호 뜻 배운 곳
x\mathbf x, xx (굵은 소문자) 벡터 LA 2장
AA, W\mathbf W (대문자) 행렬 LA 4장
A⊤A^\top, A−1A^{-1} 전치, 역행렬 LA 5·8장
x⊤y\mathbf x^\top\mathbf y, ⟨x,y⟩\langle\mathbf x, \mathbf y\rangle 내적 LA 13장
∥x∥2\lVert\mathbf x\rVert_2, ∥x∥1\lVert\mathbf x\rVert_1 유클리드 노름, 절댓값 합 LA 13장, OP 1장
∥A∥F\lVert A\rVert_F 프로베니우스 노름(원소 제곱합의 제곱근) MV 11장, LA 30장
⊙\odot 원소별 곱(아다마르 곱)
⊗\otimes 크로네커 곱 또는 텐서곱 LA 32장
tr(A)\mathrm{tr}(A), det⁡A\det A 대각합, 행렬식 LA 15장
diag(v)\mathrm{diag}(\mathbf v) 대각선에 v\mathbf v를 놓은 행렬
II, InI_n 단위행렬 LA 5장
A⪰0A \succeq 0 양반정치(양의 준정부호) LA 17장, OP 1장
λmax⁡(A)\lambda_{\max}(A) 가장 큰 고윳값 LA 16장

1.4 미적분

기호 뜻 배운 곳
∂f∂x\dfrac{\partial f}{\partial x}, ∂xf\partial_xf, fxf_x 편미분 MV 2장
∇f\nabla f, ∇θL\nabla_{\boldsymbol\theta}\mathcal L 그래디언트(아래 첨자는 무엇에 대해 미분하는지) MV 2장
∇2f\nabla^2f, HH 헤세 행렬 MV 4장
JJ, ∂f∂x\dfrac{\partial\mathbf f}{\partial\mathbf x} 야코비 행렬 MV 3장
x˙\dot x, x¨\ddot x 시간에 대한 1·2계 도함수(물리) DE 3장
Δ\Delta, ∇2\nabla^2 라플라시안 ∑∂2/∂xi2\sum\partial^2/\partial x_i^2 DE 9장, CV 3장
∮\oint 닫힌 경로 적분 MV 9장, CV 4장

1.5 확률과 통계

기호 읽기·뜻 배운 곳
X∼pX \sim p XX는 분포 pp를 따른다 PS 2장
N(μ,σ2)\mathcal N(\mu, \sigma^2), N(μ,Σ)\mathcal N(\boldsymbol\mu, \Sigma) 정규분포(둘째 인자는 분산) PS 2·4장
E[X]\mathbb E[X], Ex∼p[f(x)]\mathbb E_{x \sim p}[f(x)] 기댓값, pp에서 뽑은 xx에 대한 ff의 평균 PS 3장
Var\mathrm{Var}, Cov\mathrm{Cov} 분산, 공분산 PS 3·4장
p(x∣θ)p(x \mid \theta), pθ(x)p_\theta(x) θ\theta가 주어졌을 때의 확률(밀도) PS 5·7장
i.i.d. 독립이고 같은 분포 PS 6장
θ^\hat\theta 추정값 PS 7장
∝\propto 비례한다(상수배 무시) PS 10장
H(p)H(p), H(p,q)H(p, q), DKL(p∥q)D_{\mathrm{KL}}(p\Vert q) 엔트로피, 교차 엔트로피, KL 발산 PS 11장
1[⋅]\mathbb 1[\cdot], 1A\mathbb 1_A 지시함수(참이면 1, 거짓이면 0) PS 6장
±\pm 평균 ± 표준편차 또는 표준오차(본문 확인!) PS 6·8장

1.6 최적화와 점근 표기

기호 뜻 배운 곳
min⁡xf(x)\min_x f(x) 최솟값 OP 1장
arg⁡min⁡xf(x)\arg\min_x f(x) 최솟값을 주는 xx OP 1장, PS 7장
s.t. ~라는 조건 아래 OP 6장
η\eta, α\alpha 학습률 OP 3장
O(g)\mathcal O(g) 충분히 큰 입력에서 상수배를 빼면 gg 이하 OP 3장, FA 12장
Ω(g)\Omega(g), Θ(g)\Theta(g) 상수배를 빼면 gg 이상(하한), 위아래 모두 gg 정도(정확한 크기)
o(g)o(g) gg보다 훨씬 작음(o(g)/g→0o(g)/g \to 0) CA 12장
O~\tilde{\mathcal O} 로그 인자를 무시한 O\mathcal O
f≈gf \approx g, f∼gf \sim g 대략 같다, 비가 1로 간다

1.7 머신러닝 고유 기호

기호 뜻 배운 곳
θ\boldsymbol\theta, ϕ\phi 학습하는 매개변수 PS 7장
D\mathcal D 데이터셋
L\mathcal L, ℓ\ell 손실 함수 OP 1장
σ(⋅)\sigma(\cdot) 시그모이드 PS 9장
softmax(z)i\mathrm{softmax}(\mathbf z)_i ezi/∑jezje^{z_i}/\sum_je^{z_j} MV 11장
ReLU(x)\mathrm{ReLU}(x) max⁡(0,x)\max(0, x) OP 1장
dd, dmodeld_{\text{model}}, dkd_k 은닉 차원, 키 차원 2부
BB, NN, LL, TT 배치 크기, 데이터 수, 층 수(또는 길이), 시간 단계
ht\mathbf h_t, z\mathbf z 은닉 상태, 잠재 변수 DE 5장, 2부
sg[⋅]\mathrm{sg}[\cdot], stop-gradient 그래디언트를 흘리지 않음

1.8 물리 관례

기호 뜻 배운 곳
ℏ\hbar, kBk_B, cc 디랙 상수, 볼츠만 상수, 빛의 속력
ω\omega, ω0\omega_0 각진동수, 고유 진동수 DE 3·4장
γ\gamma, Γ\Gamma 감쇠율, 선폭(공명의 폭) DE 4장, 2부
⟨A⟩\langle A\rangle 평균(앙상블 평균, 기댓값) PS 3장
δ(x)\delta(x) 디랙 델타 FA 9장
χ2\chi^2 카이제곱(가중 제곱오차의 합) PS 7장, 2부
Re\mathrm{Re}, Im\mathrm{Im}, z∗z^* 실수부, 허수부, 켤레(수학의 zˉ\bar z) CV 1장

1.9 이 장의 요약

  • 기호의 뜻은 분야마다 다를 수 있으니 논문의 Notation 절을 먼저 봅니다.
  • N(μ,σ2)\mathcal N(\mu, \sigma^2)의 둘째 인자는 분산, ±\pm 뒤가 표준편차인지 표준오차인지 본문에서 확인합니다.
  • arg⁡min⁡\arg\min은 위치, min⁡\min은 값. ∝\propto는 상수배 무시.

쓰이는 곳. 이 표는 2부의 해부 단원과 앞으로 읽을 모든 논문에서 씁니다. 처음 보는 기호를 만나면 이 표에서 찾고, 없으면 논문의 Notation 절이나 부록을 봅니다.

문제

1.1 [개념]

논문에 ϵ∼N(0,4)\epsilon \sim \mathcal N(0, 4)라고 쓰여 있으면 ϵ\epsilon의 표준편차는?

  1. 4
  2. 2
  3. 16
  4. 알 수 없음
정답
2
풀이

둘째 인자는 분산이므로 표준편차는 4=2\sqrt4 = 2입니다.

1.2 [계산] · 확인 문제

arg⁡min⁡x∈R(x−3)2+1\arg\min_{x \in \mathbb R}(x - 3)^2 + 1은?

정답
3
풀이

최솟값 11을 주는 위치 x=3x = 3입니다. min⁡\min이라면 답은 1입니다.

1.3 [계산] · 확인 문제

a=(1,2,3)\mathbf a = (1, 2, 3), b=(4,0,−1)\mathbf b = (4, 0, -1)일 때 값을 구합니다.

값 답
a⊤b\mathbf a^\top\mathbf b [?]
a⊙b\mathbf a \odot \mathbf b의 첫째 성분 [?]
∥b∥1\lVert\mathbf b\rVert_1 [?]
정답
1
4
5
풀이

내적 4+0−3=14 + 0 - 3 = 1. 원소별 곱 (4,0,−3)(4, 0, -3)의 첫째 성분 4. 절댓값 합 4+0+1=54 + 0 + 1 = 5입니다.

1.4 [계산] · 확인 문제

Ex∼p[1[x>0]]\mathbb E_{x \sim p}[\mathbb 1[x > 0]]에서 p=N(0,1)p = \mathcal N(0, 1)이면 값은?

정답
0.5
풀이

지시함수의 기댓값은 확률 P(x>0)=0.5P(x > 0) = 0.5입니다.

1.5 [개념]

실험 결과 표에 “정확도 91.2±0.491.2 \pm 0.4 (5 seeds)”라고 적혀 있습니다. 이 ±0.4\pm 0.4를 해석하기 전에 무엇을 확인해야 하는지, 그리고 두 해석에 따라 95% 신뢰구간이 어떻게 달라지는지 설명합니다.

풀이

0.40.4가 다섯 번 실행의 표준편차 ss인지 표준오차 s/5s/\sqrt5인지 확인해야 합니다. 표준편차라면 표준오차는 0.4/5≈0.180.4/\sqrt5 \approx 0.18이고, 표본이 작으므로 t 분포(자유도 4, 계수 약 2.78)로 신뢰구간은 약 91.2±0.5091.2 \pm 0.50입니다. 표준오차라면 91.2±2.78⋅0.4≈91.2±1.191.2 \pm 2.78\cdot0.4 \approx 91.2 \pm 1.1입니다(확률과 통계 8장).