회귀 (Regression) 뜻 — 비유로 쉽게

1비유로 이해하기

시장 좌판에서 감자를 한 봉지 집으면 상인이 저울에 올려요. 바늘이 멈춘 자리를 보고 값을 부르죠. 900g이면 얼마, 1kg이 조금 넘으면 얼마 하는 식으로요. 자루 하나를 통째로 고르는 게 아니라 눈금 위 어느 자리인지로 값이 정해져요. 회귀는 이렇게 이어진 눈금에서 숫자 하나를 짚어 주는 일이에요.

상인이 무게마다 값을 외워 둔 건 아니에요. 오래 팔면서 몸에 익은 감이 있어요. 무게가 늘면 값도 그만큼 오르고, 알이 굵으면 조금 더 붙는다는 감이죠. 처음 보는 무게가 나와도 값을 부를 수 있는 이유예요.

흥정이 붙으면 이 감이 얼마나 정확한지 드러나요. 상인이 부른 값과 실제로 팔린 값이 자꾸 벌어지면, 다음부터는 부르는 값을 조금씩 옮기게 돼요.

2자세히 알아보기

답이 눈금 위에 있어요

회귀와 분류를 가르는 기준은 답의 생김새예요. 우편물을 서울행과 부산행으로 나누는 일에는 사이 값이 없어요. 서울행 반, 부산행 반인 자루는 없으니까요. 반대로 감자 값에는 사이가 얼마든지 있어요. 3,200원과 3,300원 사이에 3,250원이 있고, 그 값도 말이 돼요.

사이 값이 말이 되면 회귀, 말이 안 되면 분류라고 보면 대체로 맞아요. 집값, 배달 도착까지 남은 시간, 내일 기온은 회귀예요. 이 메일이 스팸인지, 이 사진이 개인지 고양이인지는 분류예요.

같은 문제도 답을 어떻게 잡느냐에 따라 갈라져요. 시험 점수를 몇 점인지로 물으면 회귀, 합격인지 불합격인지로 물으면 분류예요. 무엇을 물을지는 사람이 정해요.

값을 외우지 않고 관계를 찾아요

회귀 모델이 하는 일은 입력과 답 사이의 관계를 하나 세워 두는 것이에요. 무게가 100g 늘 때 값이 얼마쯤 오르는지, 알이 굵으면 얼마를 더 붙이는지 같은 관계예요. 이 관계만 있으면 표에 없던 무게가 들어와도 값을 부를 수 있어요.

관계를 세울 때는 여러 단서를 동시에 봐요. 무게, 알 굵기, 계절, 산지가 모두 값을 조금씩 밀고 당겨요. 어떤 단서는 세게, 어떤 단서는 약하게 작용하고, 그 세기를 자료에서 찾아내는 게 학습이에요.

관계가 반드시 곧은 선일 필요는 없어요. 무게가 늘수록 값이 오르다가 도매 구간에 들어서면 오히려 완만해지는 것처럼 굽은 관계도 다룰 수 있어요. 다만 굽을 여지를 많이 줄수록 자료의 흔들림까지 따라 그리게 되니 조심해야 해요.

빗나간 크기가 나침반이에요

분류는 맞았는지 틀렸는지로 성적을 매기지만, 회귀는 그렇게 셀 수 없어요. 3,200원짜리를 3,190원이라고 부른 것과 8,000원이라고 부른 것은 둘 다 틀렸지만 무게가 전혀 달라요. 그래서 회귀에서는 부른 값과 실제 값의 차이를 성적으로 써요.

이 차이를 여럿 모아 평균을 내면 모델이 평소 얼마나 빗나가는지 알 수 있어요. 차이를 그대로 더하면 넘치게 부른 것과 모자라게 부른 것이 서로 상쇄되니, 보통은 차이를 크게 만든 뒤에 더해요. 크게 빗나간 예를 더 아프게 세는 방식이에요.

이 값은 성적표이면서 동시에 학습의 나침반이에요. 어느 쪽으로 얼마나 벗어났는지가 곧 관계를 어느 쪽으로 옮길지를 알려 주거든요. 흥정에서 부른 값이 자꾸 높았으면 다음부터 조금 낮춰 부르는 것과 같아요.

겪은 범위를 벗어나면 눈금이 늘어나요

회귀에서 특히 조심할 곳은 자료에 없던 범위예요. 100g에서 2kg까지만 팔아 본 상인에게 20kg 자루 값을 물으면, 지금까지의 감을 그대로 늘려서 값을 부르게 돼요. 그런데 그 구간에서는 도매가가 따로 있어 감이 통하지 않아요.

모델도 똑같이 굴어요. 학습에서 본 범위 안에서는 잘 맞추다가, 밖으로 나가면 관계를 곧이곧대로 이어 붙여 버려요. 그래서 나이가 음수인 답이나 값이 마이너스인 답 같은 것도 아무렇지 않게 내놓아요.

값의 범위를 미리 알고 있다면 답에 울타리를 쳐 두는 게 좋아요. 그리고 예측한 값 하나만 보지 말고, 그 값이 자료가 두꺼운 구간에서 나온 것인지 함께 봐야 해요.

3조금 더 정확하게

회귀는 입력을 받아 연속적인 수치 하나를 내놓는 문제예요. 정답이 붙은 예시로 학습하니 분류와 함께 지도 학습에 속하고, 다만 답이 범주가 아니라 실수라는 점이 달라요. 성적을 재는 자로는 차이를 제곱해 평균 내는 방식이 흔하고, 큰 오차를 덜 아프게 세고 싶을 때는 차이의 절댓값을 쓰기도 해요. 답이 어떤 방향으로 얼마나 벗어났는지가 그대로 학습 신호가 되기 때문에, 회귀는 학습이 어디로 가야 할지를 가장 또렷하게 알려 주는 문제 형태이기도 해요.

비유가 어긋나는 지점도 있어요. 시장 상인은 원가와 시세라는 이유를 알고 값을 부르지만, 회귀 모델은 이유를 몰라요. 자료에서 함께 움직인 흔적만 따라가요. 그래서 관계가 뒤집힌 경우도 그대로 배워요. 우산이 많이 팔린 날 비가 많이 왔다는 자료로도 회귀는 만들어지지만, 우산을 더 팔아서 비를 부를 수는 없어요. 회귀라는 이름도 되돌아간다는 뜻의 통계 용어에서 왔을 뿐, 무언가를 되돌리는 일과는 상관이 없어요.

4직접 해보기

텐서플로 플레이그라운드 ailearn.space 위쪽 문제 종류에서 회귀를 고르면 칸이 아니라 값의 높낮이를 맞춰 가는 모습이 보여요

5흔한 오해

회귀가 직선을 긋는 일이라고 생각하기 쉽지만, 실제로는 굽은 관계도 다루고 단서도 여러 개를 동시에 써요.
분류보다 어려운 문제라고 여기기 쉽지만, 실제로는 답의 생김새가 다를 뿐이고 같은 문제를 회귀로도 분류로도 세울 수 있어요.
숫자로 답하니 더 정밀하다고 보기 쉽지만, 실제로는 자료에 없던 범위에서는 눈금을 그냥 늘려 버려서 오히려 크게 빗나가요.

7한 줄 요약

그러니까회귀는 칸이 아니라 이어진 눈금 위의 숫자 하나를 내놓는 예측이고, 얼마나 빗나갔는지가 성적이자 학습의 나침반이 돼요.

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