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부록 · 팀 공유용 그림책

SHAP 그림책
어떤 요인이 얼마나 중요할까?

복잡한 모형의 예측을 각 요인이 얼마나·어느 방향으로 바꿨는지 게임이론으로 공정하게 나눠 보는 법 — 수식 없이, 그림으로.

읽는 데 5분 · 팀 설명용
1

모형은 여러 재료로 예측을 만든다

우리 모형은 다른 산업들의 최근 성장이라는 여러 재료를 받아, 이 산업의 다음 성장을 예측한다. 그런데 —

“그래서 어느 재료가 이 예측을 가장 많이 바꿨지?” 이 질문에 답하는 게 SHAP이다.

전기장비 +1.2% 기계·장비 +0.8% 건설 −0.5% … 36개 산업 모형 (부스팅) 예측: 이 산업 다음 성장 +2.4%
2

핵심 비유 — 팀 프로젝트 점수 나누기

네 사람이 함께 100점짜리 결과를 만들었다. 각자 몇 점어치 기여했을까? 한 명을 빼면 점수가 얼마나 떨어지는지로 공정하게 나눈다.

SHAP은 이 “공정한 몫”을 수학적으로 정의한 게임이론의 Shapley 값이다. 재료(특성)를 ‘팀원’, 예측을 ‘팀 성과’로 보면 된다.

A+40 B+30 C+20 D+10 공정한 몫의 합 = 팀 성과 100점 = 100 성과
3

한 걸음씩 — 기준선에서 밀고 당기기

아무 정보가 없을 때의 평균 예측(기준선)에서 시작한다. 재료를 하나씩 알려줄 때마다 예측이 위(+) 또는 아래(−)로 움직인다. 그 움직인 양이 그 재료의 SHAP 값이다.

기준선1.5% + 전기장비+0.9 − 건설−0.5 + 기계+0.5 최종 예측2.4%

초록 막대=올림(+), 빨강 막대=내림(−). 각 막대의 길이가 곧 그 산업의 기여(SHAP). 다 더하면 기준선→최종 예측이 된다.

4

왜 ‘공정’한가 — 모든 순서를 평균낸다

재료를 알려주는 순서에 따라 한 재료의 기여가 달라질 수 있다. 그래서 SHAP은 가능한 모든 순서를 시도해 각 재료의 기여를 평균낸다. 어느 재료도 순서 덕을 보거나 손해 보지 않는다 — 그래서 공정하다.

순서 ① A B C 순서 ② C A B 순서 ③ … B C A 평균내면 각 재료의 공정한 기여 = SHAP 값

실제로는 모든 순서를 다 세지 않고 똑똑한 근사(TreeSHAP)로 빠르게 계산한다 — 트리 모형이라 정확한 값을 효율적으로 구할 수 있다.

5

SHAP은 ‘크기’와 ‘방향’을 함께 준다

↑
양(+) — 이 재료가 예측을 올렸다(이 산업과 동반 상승하는 연관 산업).
↓
음(−) — 이 재료가 예측을 내렸다(이 산업과 역행하는 연관 산업).
%
기여 % — 막대의 길이. 클수록 그 산업이 이 산업의 성장을 크게 좌우한다.

그래서 “이 산업을 가장 크게, 어느 방향으로 미는 산업은 무엇인가?”를 한눈에 읽을 수 있다.

6

우리 연구에서는?

재
재료(특성) = 다른 35개 산업의 최근 성장. 이 단계는 외생·거시변수 없이 산업끼리만 — 산업연관표(IO)와 부가가치만 사용.
예
예측 = 이 산업의 다음 성장(그리고 그것이 쌓인 10년 수준 전망).
S
SHAP = 어느 산업이 이 산업을 가장 크게 +/−로 미는가.

산업별 분석 페이지의 SHAP 막대가 바로 이 값이다. 산업을 골라 직접 확인해 보자.

→ 산업별 심층 분석 페이지 열기
팀 설명용 한 줄

한 문장으로

“SHAP은 이 예측을 각 재료가 얼마나·어느 방향으로 바꿨는지를, 게임이론(공정한 몫)으로 나눈 값이다.”

기준선에서 시작해 재료를 하나씩 넣어 예측이 움직인 양을, 모든 순서로 평균낸 것 — 그게 각 재료의 SHAP. 더하면 정확히 기준선→예측이 되므로 빠짐없이·공정하게 나뉜다.

더 알고 싶다면. SHAP = SHapley Additive exPlanations (Lundberg & Lee, 2017). 협조게임의 Shapley 값을 머신러닝 예측 설명에 적용한 것. 우리는 트리 모형용 정확·고속 버전인 TreeSHAP을 쓴다.

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