에피사이클: 돌아가는 화살표로 그림 그리기
자주 하는 실수와 요약
자주 하는 실수
| 실수 |
바른 생각 |
나온 문제 |
| 90° 돌리기를 두 번 하려면 공식을 두 번 써야 한다 |
길이 0.5, 각도 90° 인 수 0.5i 를 두 번 곱하는 것은 (0.5i)² = −0.25 를 한 번 곱하는 것과 같다 |
문제 1 |
| 세 번 곱해 1 로 오는 수는 각도만 120° 면 된다 |
길이는 곱해지므로 길이도 1이어야 하고, 각도는 120° 와 240° 둘이다 |
문제 2 |
| 나눠 붙이는 횟수와 상관없이 1년 이자는 같다 |
이자에도 이자가 붙어 (1 + 1/n)ⁿ 은 2 에서 e = 2.718 로 커진다. 같은 극한이 iπ 에서는 −1 이다 |
문제 4 |
| 빠른 화살표가 많이 도니 자리를 가장 잘 가른다 |
빠른 화살표는 가까운 자리만 가른다. 먼 자리를 가르는 것은 글 길이 동안 한 바퀴를 다 돌지 않는 느린 화살표다 |
문제 6 |
| 화살표 둘의 거리가 가장 가까운 때는 큰 화살표가 반 바퀴 돌았을 때다 |
작은 화살표도 함께 돈다. 두 화살표의 각도 차이가 π 일 때 가장 가깝다 |
문제 7 |
| 출발점을 옮기면 다른 곡선의 화살표가 나온다 |
출발점은 화살표마다 eikτ 를 곱할 뿐 길이는 그대로다 |
문제 8 |
| RoPE 점수는 빠른 화살표가 제자리로 오면 처음 값으로 돌아온다 |
모든 화살표가 함께 제자리로 와야 한다. 주파수의 비가 정수가 아니면 그런 자리 차이가 거의 없다 |
문제 9 |
| 화살표가 담은 비율을 길이의 합으로 잰다 |
곡선의 크기는 길이 제곱의 합으로 잰다. 그러면 큰 화살표 몇 개에 비율이 더 몰린다 |
문제 10 |
| 1/k² 로 준다면 k = 1…10 이 모두 1% 를 넘는다 |
네모는 대칭 때문에 주파수 1, −3, 5, −7, 9, … 만 살아남아 1% 를 넘는 것은 다섯 개다 |
문제 11 |
| 돌리기에 변하지 않는 특징이 늘 좋다 |
ㄱ 과 ㄴ 처럼 돌린 모양이 다른 글자인 데이터에서는 가를 수 없게 된다 |
문제 12 |
| 처음과 끝이 다른 구간도 도는 화살표로 잘 적힌다 |
끊긴 곳이 생겨 계수가 1/k 로 느리게 준다. 직선을 빼거나 코사인 꼴을 쓴다 |
문제 14, 15 |
요약
- 복소수: 평면의 점 (x, y)를 x + iy로 적은 수. 곱하면 길이는 곱해지고 각도는 더해진다. 길이 1인 수를 곱하는 것은 순수한 돌리기다.
- 오일러 공식: 작은 돌리기 1 + iφ/n을 n번 거듭한 극한이 eiφ = cos φ + i sin φ다. eikt는 시간 2π 동안 k바퀴 도는 화살표다.
- 복소 푸리에 급수: 닫힌 곡선 z(t)는 주파수가 정수배인 도는 화살표 cₖ eikt의 합이다. cₖ는 곡선을 e−ikt로 거꾸로 돌려 평균 낸 값이다. 이 화살표들의 사슬이 에피사이클이다.
- 계수의 감쇠: 화살표 길이는 끊긴 곡선이면 1/k, 모서리가 있으면 1/k², 한 단계 더 매끄러우면 1/k³으로 준다. 몇 개가 필요한지는 곡선이 얼마나 매끄러운지가 정한다.
- 계수 벡터: 공간 곡선은 주파수마다 계수 벡터 하나, 기울어진 타원 하나다. 곡선이 몇 차원에 있든 「주파수마다 계수 하나」라는 틀은 같다.
- ML에서는 RoPE 의 점수가 자리 차이를 시간으로 삼은 화살표 사슬이고, 화살표 길이의 비는 글자 모양의 특징이 되며, 로봇 궤적은 코사인 계수 몇 개로 줄어든다.
flowchart LR
A["평면의 점 = 복소수<br/>곱하기 = 돌리고 늘이기"] --> B["작은 돌리기를 n번<br/>e^(iφ) = cos φ + i sin φ"]
B --> C["닫힌 곡선 = 도는 화살표의 합<br/>cₖ = 거꾸로 돌려 평균"]
C --> D["몇 개면 충분한가<br/>매끄러울수록 빨리 준다"]
C --> E["공간 곡선<br/>주파수마다 타원 하나"]
막힌 곳
- 점 8개 네모에서 화살표를 구할 때 주파수를 −3부터 4까지 여덟 개만 보았다. 주파수 5인 화살표는 왜 계산하지 않았을까? 점 8개만 보고 주파수 5와 −3을 가를 수 있을까?
- 이 장의 곡선은 모두 「시간」이라는 줄 하나 위에 놓였다. 펜이 그린 곡선은 평면이나 공간에 있었지만, 값이 매겨지는 바탕은 1차원이었다. 사진처럼 가로·세로 바탕 위에 밝기가 놓인 신호, 지구 표면처럼 구 위에 놓인 신호는 무엇을 돌리는 화살표로 적을 수 있을까?
- 네모를 90° 돌려도 네모라서 주파수 1, −3, 5, … 만 살아남았다. 모양의 대칭이 살아남을 화살표를 고른다면, 거꾸로 우리가 다루는 데이터의 대칭이 어떤 기저를 써야 할지도 정해 줄까?