Aprendizaje automático

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En ciencias de la computación el aprendizaje automático o aprendizaje de máquinas es una rama de la inteligencia artificial cuyo objetivo es desarrollar técnicas que permitan a las computadoras aprender. De forma más concreta, se trata de crear programas capaces de generalizar comportamientos a partir de una información no estructurada suministrada en forma de ejemplos. Es, por lo tanto, un proceso de inducción del conocimiento. En muchas ocasiones el campo de actuación del aprendizaje automático se solapa con el de la estadística, ya que las dos disciplinas se basan en el análisis de datos. Sin embargo, el aprendizaje automático se centra más en el estudio de la complejidad computacional de los problemas. Muchos problemas son de clase NP-hard, por lo que gran parte de la investigación realizada en aprendizaje automático está enfocada al diseño de soluciones factibles a esos problemas. El aprendizaje automático puede ser visto como un intento de automatizar algunas partes del método científico mediante métodos matemáticos.

El aprendizaje automático tiene una amplia gama de aplicaciones, incluyendo motores de búsqueda, diagnósticos médicos, detección de fraude en el uso de tarjetas de crédito, análisis del mercado de valores, clasificación de secuencias de ADN, reconocimiento del habla y del lenguaje escrito, juegos y robótica.

Aprendizaje automático

Interacción Hombre-Máquina[editar]

Algunos sistemas de Aprendizaje Automático intentan eliminar toda necesidad de intuición o conocimiento experto de los procesos de análisis de datos, mientras otros tratan de establecer un marco de colaboración entre el experto y la computadora. De todas formas, la intuición humana no puede ser reemplazada en su totalidad, ya que el diseñador del sistema ha de especificar la forma de representación de los datos y los métodos de manipulación y caracterización de los mismos. Sin embargo, las computadoras son utilizadas por todo el mundo con fines tecnologicos muy buenos.

Tipos de algoritmos[editar]

Los diferentes algoritmos de Aprendizaje Automático se agrupan en una taxonomía en función de la salida de los mismos. Algunos tipos de algoritmos son:

Aprendizaje supervisado
El algoritmo produce una función que establece una correspondencia entre las entradas y las salidas deseadas del sistema. Un ejemplo de este tipo de algoritmo es el problema de clasificación, donde el sistema de aprendizaje trata de etiquetar (clasificar) una serie de vectores utilizando una entre varias categorías (clases). La base de conocimiento del sistema está formada por ejemplos de etiquetados anteriores. Este tipo de aprendizaje puede llegar a ser muy útil en problemas de investigación biológica, biología computacional y bioinformática.
Aprendizaje no supervisado
Todo el proceso de modelado se lleva a cabo sobre un conjunto de ejemplos formado tan sólo por entradas al sistema. No se tiene información sobre las categorías de esos ejemplos. Por lo tanto, en este caso, el sistema tiene que ser capaz de reconocer patrones para poder etiquetar las nuevas entradas.
Aprendizaje semisupervisado
Este tipo de algoritmos combinan los dos algoritmos anteriores para poder clasificar de manera adecuada. Se tiene en cuenta los datos marcados y los no marcados.
Aprendizaje por refuerzo
El algoritmo aprende observando el mundo que le rodea. Su información de entrada es el feedback o retroalimentación que obtiene del mundo exterior como respuesta a sus acciones. Por lo tanto, el sistema aprende a base de ensayo-error.
Transducción
Similar al aprendizaje supervisado, pero no construye de forma explícita una función. Trata de predecir las categorías de los futuros ejemplos basándose en los ejemplos de entrada, sus respectivas categorías y los ejemplos nuevos al sistema.
Aprendizaje multi-tarea
Métodos de aprendizaje que usan conocimiento previamente aprendido por el sistema de cara a enfrentarse a problemas parecidos a los ya vistos.

El análisis computacional y de rendimiento de los algoritmos de aprendizaje automático es una rama de la estadística conocida como teoría computacional del aprendizaje.

El aprendizaje automático las personas lo llevamos a cabo de manera automática ya que es un proceso tan sencillo para nosotros que ni nos damos cuenta de cómo se realiza y todo lo que implica. Desde que nacemos hasta que morimos los seres humanos llevamos a cabo diferentes procesos, entre ellos encontramos el de aprendizaje por medio del cual adquirimos conocimientos, desarrollamos habilidades para analizar y evaluar a través de métodos y técnicas así como también por medio de la experiencia propia. Sin embargo, a las máquinas hay que indicarles cómo aprender, ya que si no se logra que una máquina sea capaz de desarrollar sus habilidades, el proceso de aprendizaje no se estará llevando a cabo, sino que solo será una secuencia repetitiva. También debemos tener en cuenta que el tener conocimiento o el hecho de realizar bien el proceso de aprendizaje automático no implica que se sepa utilizar, es preciso saber aplicarlo en las actividades cotidianas, y un buen aprendizaje también implica saber cómo y cuándo utilizar nuestros conocimientos.

Para llevar a cabo un buen aprendizaje es necesario considerar todos los factores que a este le rodean, como la sociedad, la economía, la ciudad, el ambiente, el lugar, etc. Por lo tanto, es necesario empezar a tomar diversas medidas para lograr un aprendizaje adecuado, y obtener una automatización adecuada del aprendizaje. Así, lo primero que se debe tener en cuenta es el concepto de conocimiento, que es el entendimiento de un determinado tema o materia en el cual tu puedas dar tu opinión o punto de vista, así como responder a ciertas interrogantes que puedan surgir de dicho tema o materia.

En el aprendizaje automático podemos obtener 3 tipos de conocimiento, que son:

1. Crecimiento
Es el que se adquiere de lo que nos rodea, el cual guarda la información en la memoria como si dejara huellas.
2. Reestructuración
Al interpretar los conocimientos el individuo razona y genera nuevo conocimiento al cual se le llama de reestructuración.
3. Ajuste
Es el que se obtiene al generalizar varios conceptos o generando los propios.

Los tres tipos se efectúan durante un proceso de aprendizaje automático pero la importancia de cada tipo de conocimiento depende de las características de lo que se está tratando de aprender.

El aprendizaje es más que una necesidad, es un factor primordial para satisfacer las necesidades de la inteligencia artificial.

Distinción entre Aprendizaje supervisado y no supervisado[editar]

El aprendizaje supervisado se caracteriza por contar con información que especifica qué conjuntos de datos son satisfactorios para el objetivo del aprendizaje. Un ejemplo podría ser un software que reconoce si una imagen dada es o no la imagen de un rostro: para el aprendizaje del programa tendríamos que proporcionarle diferentes imágenes, especificando en el proceso si se trata o no de rostros.

En el aprendizaje no supervisado, en cambio, el programa no cuenta con datos que definan que información es satisfactoria o no. El objetivo principal de estos programas suele ser encontrar patrones que permitan separar y clasificar los datos en diferentes grupos, en función de sus atributos. Siguiendo el ejemplo anterior un software de aprendizaje no supervisado no sería capaz de decirnos si una imagen dada es un rostro o no pero sí podría, por ejemplo, clasificar las imágenes entre aquellas que contienen rostros humanos, de animales, o las que no contienen. La información obtenida por un algoritmo de aprendizaje no supervisado debe ser posteriormente interpretada por una persona para darle utilidad.

Aplicaciones[editar]

Temas del aprendizaje automático[editar]

A continuación se muestran una serie de temas que podrían formar parte del temario de un curso sobre aprendizaje automático.

Véase también[editar]

Enlaces externos[editar]

Bibliografía[editar]