Skip to main content

00. Optimization::

// PROBLEM_TO_ALGORITHM — 최적화 문제를 정의에서 알고리즘 선택까지 다시 읽을 수 있게 만든 지도

최적화는 “무엇을 바꿀 수 있고, 무엇을 좋다고 볼 것이며, 무엇을 지켜야 하는가”를 수식으로 고정한 뒤, 그 구조를 이용해 해를 찾아가는 과정입니다. 이 섹션은 문제 정식화부터 gradient descent, Newton, quasi-Newton, conjugate gradient, surrogate-based optimization까지 한 번에 이어지도록 구성했습니다.

처음 읽는다면 Background 6편으로 언어를 맞춘 뒤 Core 7편을 읽으세요. 이미 미분과 선형대수를 알고 있다면 문제 정식화부터 시작해도 됩니다.

Background (배경 6편)

Core optimization (문제와 알고리즘 7편)

Coverage checklist

요청한 모든 항목은 아래 위치에 명시적으로 들어갑니다.

영역포함 항목위치
Problem formulationdecision variables, objective function, constraints, feasible region07
Mathematical foundationsgradient/Jacobian/Hessian, Taylor approximation, convexity, norm/inner product, orthogonality, matrix decomposition08
Optimality conditionsfirst-order, second-order, positive definiteness09
Optimization algorithmsgradient descent, line search, momentum, Nesterov, Newton, DFP, BFGS, coordinate descent, conjugate gradient, preconditioning10–12
Expensive optimizationDOE, LHS, surrogate modeling, surrogate-based optimization13
Backgroundnotation, calculus, linear algebra, numerical analysis, probability/statistics, engineering modeling01–06

읽는 관점

  • 정식화가 절반 — 변수와 제약을 잘못 잡으면 좋은 알고리즘도 잘못된 문제를 빠르게 풀 뿐입니다.
  • 미분은 국소 정보 — gradient는 어느 방향으로 움직일지, Hessian은 곡률이 어떤지 알려줍니다.
  • 선형대수는 기하 — norm, inner product, orthogonality, eigenvalue는 알고리즘의 수렴을 설명하는 언어입니다.
  • 수치해석은 현실성 — floating-point, condition number, convergence를 모르면 종이에 맞는 방법이 코드에서 깨집니다.
  • expensive optimization은 예산 문제 — 목적함수 한 번 평가가 비싸면, 더 똑똑하게 샘플링하고 surrogate를 세워야 합니다.