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viernes, 8 de junio de 2018

Aplicaciones de la Ciencia de Datos, el Aprendizaje Profundo e Inteligencia Artificial

La Ciencia de los Datos (Data Science), el Aprendizaje Profundo (Deep Learning) y la Inteligencia Artificial (IA) han sido objeto de mucha investigación y consideración en la última década. El uso actual de estas tres formas y un aumento esperado en su aplicabilidad futura significa que se correlacionarán entre sí para formar la base de una sociedad inteligente.

Dentro de la Ciencia de Datos, las dos tecnologías de las que más se está hablando son el Aprendizaje Automático (Machine Learning) y el Aprendizaje profundo (Deep Learning), ambas englobadas en el campo de la Inteligencia Artificial. En los dos casos se busca la construcción de sistemas que sean capaces de aprender a resolver problemas sin la intervención de un humano y que van desde los sistemas de predicción ortográfica o traducción automática hasta los coches autónomos o los sistemas de visión artificial aplicados a casos de uso tan espectaculares como las tiendas de Amazon Go.

Para entender las diferencias entre los tres y cómo se correlacionan entre sí, es imperativo comprender lo que son y cómo trabajan para crear una sociedad más avanzada tecnológicamente.




Inteligencia Artificial


El término 'IA' se utiliza tan a menudo hoy en día que tenemos una comprensión básica de lo que significa: la capacidad de una computadora para realizar tareas tales como la percepción visual, reconocimiento de voz, toma de decisiones y traducción de idiomas. La IA ha progresado rápidamente en los últimos años, pero todavía no coincide con las enormes dimensiones de la inteligencia humana. Los humanos hacen un uso rápido de todos los datos a su alrededor y pueden usar lo que han almacenado en sus mentes para tomar decisiones. Sin embargo, la IA aún no cuenta con tales habilidades, en cambio, usa grandes cantidades de datos para aclarar sus objetivos. En última instancia, esto significa que la IA podría requerir grandes cantidades de datos para hacer algo tan simple como editar texto.

Data Science o Ciencia de los Datos 


La Ciencia de los Datos es mucho más que un simple Aprendizaje automático (Machine Learning). Es posible que los datos aquí no se hayan obtenido a través de una máquina, y puede que ni siquiera sean para fines de aprendizaje. En pocas palabras, la Ciencia de los Datos tiende a cubrir todo el espectro del procesamiento de datos tal como lo conocemos. La Ciencia de los Datos no solo se relaciona con el aspecto estadístico del proceso, sino que alimenta el proceso y obtiene beneficios a través de la ingeniería de datos. Los ingenieros de datos y los científicos de datos tienen un papel muy importante que desempeñar para impulsar la IA.

Deep Learning  o Aprendizaje Profundo 


El Aprendizaje Profundo es la técnica más poderosa del Aprendizaje Automático para hacer que el futuro suceda. Al igual que las neuronas en nuestro cerebro, el Aprendizaje Profundo es la conexión o el poder presente entre la Ciencia de Datos y la Inteligencia Artificial. Tanto el Aprendizaje Automático como su subtipo, el Aprendizaje Profundo, incorporan el proceso de aprendizaje a partir de los datos a lo largo del tiempo. Si bien no es lo único que los conecta, el Aprendizaje Profundo es un tipo de Aprendizaje Automático que funciona mejor para fortalecer el proceso de la IA y la Ciencia de Datos. El Aprendizaje Profundo se puede definir simplemente como una técnica de Aprendizaje Automático que se esfuerza por enseñar a los sistemas informáticos cosas que son naturales para los humanos. Por ejemplo, podemos interpretar de forma natural lo que significa una señal de stop en el camino, pero para que una máquina ubique este letrero e interprete, necesita mucho aprendizaje e implementación. Esta etapa de aprendizaje se llama Aprendizaje Profundo . Una vez que entendamos los conceptos que hay detrás del aprendizaje profundo, entenderemos que, de hecho, el Aprendizaje Profundo es lo que moldea la realidad detrás de los automóviles sin conductor y el control por voz a los que nos hemos acostumbrado.

El Aprendizaje Profundo es la técnica más poderosa de Aprendizaje Automático para hacer que el futuro suceda. Al igual que las neuronas en nuestro cerebro, el Aprendizaje Profundo es la conexión o el poder presente entre la ciencia de datos y la inteligencia artificial. Tanto el Aprendizaje Automático como su subtipo, el Aprendizaje Profundo, incorporan el proceso de aprendizaje a partir de los datos a lo largo del tiempo. Si bien no es lo único que los conecta, el Aprendizaje Profundo es un tipo de Aprendizaje Automático que funciona mejor para fortalecer el proceso de la IA y la Ciencia de Datos. El Aprendizaje Profundo se puede definir simplemente como una técnica del Aprendizaje Automático (Machine Learning) que se esfuerza por enseñar a los sistemas informáticos cosas que son naturales para los humanos. Por ejemplo, podemos interpretar de forma natural lo que significa una señal de stop en el camino, pero para que una máquina ubique este letrero e interprete, necesita mucho aprendizaje e implementación. Esta etapa de aprendizaje se llama Aprendizaje Profundo. Una vez que entendamos los conceptos que hay detrás del Aprendizaje Profundo, entenderemos que, de hecho, el Aprendizaje Profundo es lo que moldea la realidad detrás de los automóviles sin conductor y el control por voz a los que nos hemos acostumbrado.

Aplicaciones amplias del Aprendizaje Profundo, la Ciencia de Datos e Inteligencia Artificial 


El uso del Aprendizaje Profundo, la Ciencia de Datos y la Inteligencia Artificial en tándem ha abierto la puerta a innumerables oportunidades. La IA tiene un papel importante en la configuración de los beneficios que podemos disfrutar en el futuro. Estas son algunas de las tecnologías y servicios actuales que usan el Aprendizaje Profundo, la Ciencia de Datos e Inteligencia Artificial. 
  • Sistemas Expertos: Watson de IBM es un ejemplo perfecto de cómo los sistemas expertos pueden beneficiarse de la colaboración entre el Aprendizaje Profundo, la Ciencia de Datos y la Inteligencia Artificial. La computadora, que funciona con Inteligencia Artificial, puede recolectar, absorber y procesar datos mucho más rápido que los humanos. Watson no solo puede mostrar una solución muy rápidamente, sino que también puede diagnosticar cáncer con una precisión increíble del 90 por ciento debido a su vasto conocimiento, mientras que los médicos bien entrenados solo conocen alrededor del 20 por ciento de las actualizaciones presentes en el diagnóstico. 
  • Reconocimiento de voz: Gracias al uso de la Inteligencia Artificial y a numerosos esfuerzos de los fabricantes de teléfonos inteligentes, puede solicitar un software de reconocimiento de voz para localizar la heladería más cercana o pedir una pizza, sin escribir una palabra. Es la creación de redes neuronales artificiales que impone la comprensión que las computadoras tienen de lo que dices. Se necesita un aprendizaje automático (Machine Learning) exhaustivo para hacer esto a través de la IA.
  • Google: Google se complace en utilizar algoritmos mejorados de Aprendizaje Profundo (Deep Learning) y de la Ciencia de Datos (Data Science) que aseguran proporcionar a los usuarios el contenido que se considere relevante para ellos. El motor de búsqueda utiliza algoritmos de aprendizaje automático para averiguar una gran cantidad de datos sobre lo que la gente está buscando y peina a través de más de mil millones de páginas para clasificar primero las que son mejores para usted. Todo esto se hace en cuestión de microsegundos. ¡Increíble!, ¿verdad? 
  • Robótica: Una compañía de producción de lechugas llamada Spread ha revelado sus planes para equipar robots para manejar asuntos dentro de las granjas. Al cosechar 30.000 cabezas de lechuga todos los días, los robots aumentarán drásticamente la eficiencia. Los procesadores dentro de estos robots han recibido una gran cantidad de datos sobre el proceso que lleva la cosecha de la lechuga. Esta revolución de la IA no solo aumentará la eficiencia, sino que también abrirá las puertas a nuevas posibilidades. 

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jueves, 26 de abril de 2018

Guía para principiantes sobre el Aprendizaje Automático, Inteligencia Artificial, Internet de las Cosas (IoT), PNL, Aprendizaje Profundo (Deep Learning), Big Data Analytics y Blockchain

Las nuevas tecnologías como Machine Learning, Internet of Things, Deep Learning, PNL, , Cloud, Big Data y la Analítica Predictiva están teniendo un gran impacto en la España. Si bien se están creando muchos puestos de trabajo en estos campos, o más bien demandados, estas nuevas tecnologías también están restando los trabajos humanos tradicionales y aburridos. Por lo tanto, es muy importante que la nueva generación comprenda las nuevas tecnologías y los términos, y tenga en cuenta las habilidades necesarias para obtener empleos en el futuro.. Este post es una Guía para principiantes sobre el Aprendizaje Automático, Inteligencia Artificial, Internet de las Cosas (IoT), PNL, Aprendizaje Profundo (Deep Learning), Big Data Analytics y Blockchain. Además, también enumeraré algunos de los mejores cursos en línea y programas de máster de España, EE. UU. y Canadá para la ciencia de los datos, el aprendizaje automático, estadísticas, IoT y Big Data Analytics.
Inteligencia Artificial

Guía para principiantes sobre el Aprendizaje Automático, la Inteligencia Artificial, Internet de las Cosas (IoT), Procesamiento del Lenguaje Natural (PNL), Aprendizaje Profundo (Deep Learning), Análisis del Big Data y Blockchain.

¿Qué es el Aprendizaje Automático (Machine Learning)?


El aprendizaje automático (ML) es un campo de estudio que aplica los principios de la informática y las estadísticas para crear modelos estadísticos, que se utilizan para predicciones futuras (basadas en datos pasados ​​o Big Data) e identificar (descubrir) patrones en los datos. El aprendizaje automático es en sí mismo un tipo de Inteligencia Artificial que permite que las aplicaciones de software sean más precisas en la predicción de resultados sin estar programadas explícitamente.

El objetivo básico del aprendizaje automático es construir algoritmos que puedan recibir datos de entrada y usar estadísticas para predecir un valor de salida dentro de un rango aceptable. Proporciona la capacidad de obtener automáticamente conocimientos profundos, reconocer patrones desconocidos y crear modelos predictivos de alto rendimiento a partir de datos, todo ello sin requerir programación explícita. El aprendizaje automático se puede aplicar para detectar transacciones fraudulentas con tarjeta de crédito o para predecir precios.

Los algoritmos del Aprendizaje Automático se pueden categorizar como supervisados, semi-supervisados ​​o no supervisados. Los algoritmos supervisados ​​requieren que los humanos proporcionen retroalimentación sobre la precisión de las predicciones junto con la entrada y la salida deseada. Los algoritmos no supervisados ​​no necesitan ningún entrenamiento o participación humana. Usan un enfoque iterativo llamado Aprendizaje Profundo o Deep Learning (explicado más adelante en esta publicación) para revisar los datos y sacar conclusiones.

Leer más en este estudio sobre el Aprendizaje Automático en formato .pdf.

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¿Qué es la Inteligencia Artificial (IA)?


La Inteligencia Artificial es el campo de estudio mediante el cual una computadora (y sus sistemas) desarrollan la capacidad para realizar con éxito tareas complejas que generalmente requieren inteligencia humana, como percepción visual, reconocimiento de voz, toma de decisiones y traducción entre idiomas. En otras palabras, la Inteligencia Artificial se ocupa de resolver tareas que son fáciles para los humanos pero difíciles para las computadoras.

Mientras que la Inteligencia Artificial generalmente se concentra en la programación de computadoras para tomar decisiones, el Aprendizaje Automático enfatiza en hacer predicciones sobre el futuro. Si usas un programa inteligente que involucra un comportamiento humano, puede ser Inteligencia Artificial. Sin embargo, si los parámetros no se aprenden automáticamente (o se derivan) de los datos, no se trata de Aprendizaje Automático (ML).

Según Bernard Marr, la IA y el ML a menudo parecen ser intercambiables. Pero, no son lo mismo. La Inteligencia Artificial es el concepto más amplio de que las máquinas pueden llevar a cabo tareas de una manera que podríamos considerar 'inteligente'. Considerando que, Machine Learning es una aplicación actual de la IA basada en la idea de que realmente deberíamos ser capaces de dar acceso a las máquinas a los datos y dejarles que aprendan por sí mismas.

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¿Qué es el Procesamiento del Lenguaje Natural (NLP)?


Uno de los objetivos principales de la Inteligencia Artificial es el procesamiento del lenguaje natural (NLP). El NLP es un campo de la informática que se encuentra en la intersección de la Inteligencia Artificial y la lingüística computacional. El NLP se ocupa de la programación de computadoras para procesar grandes 'corpus' de lenguaje natural. En palabras simples, el NLP implica un análisis inteligente del lenguaje escrito.

Por ejemplo, tiene una gran cantidad de datos escritos en texto sin formato. Las técnicas de NLP pueden revelar las ideas de esto para usted. Estas ideas generalmente incluyen análisis de sentimientos, extracción de información, recuperación de información, búsqueda, etc. El NLP generalmente trata con artículos de investigación, blogs, mensajes de texto de fuentes de medios sociales (incluyendo emoticones); no se trata de imágenes.

 

¿Qué es el Deep Learning o Aprendizaje Profundo?

El Aprendizaje Profundo es otro aspecto de la Inteligencia Artificial que se ocupa de hacer coincidir el enfoque de aprendizaje utilizado por los humanos para obtener ciertos tipos de conocimiento. En otras palabras, el Aprendizaje Profundo es una forma de automatizar el análisis predictivo. A diferencia del NLP, los algoritmos del Deep Learning no se ocupan exclusivamente del texto. El Aprendizaje Profundo implica el modelado matemático, que puede considerarse como una composición de bloques simples de cierto tipo, y donde algunos de estos bloques se pueden ajustar para predecir mejor el resultado final.

La palabra 'Profundo' significa que la composición tiene muchos de estos bloques apilados uno encima del otro, en una jerarquía de complejidad creciente. La salida se genera a través de algo llamado Backpropagation dentro de un proceso más grande llamado descenso de gradiente que le permite cambiar los parámetros de una manera que mejora su modelo.

Vamos a profundizar un poco ahora. Los algoritmos tradicionales del aprendizaje automático son lineales. Los algoritmos de aprendizaje profundo están apilados en una jerarquía de complejidad creciente. Imagine que un bebé está tratando de saber qué es un perro al señalar con el dedo los objetos. Los padres dirán 'Sí, ese es un perro' o 'No, ese no es un perro'. A medida que el bebé continúa apuntando a los objetos, se vuelve más consciente de las características y las características que poseen todos los perros. En este caso, el bebé está aclarando una abstracción compleja (el concepto de perro) construyendo una jerarquía de complejidad creciente creada. En cada paso, el bebé aplica el conocimiento obtenido de la capa de la jerarquía anterior. Los programas de software usan el enfoque de aprendizaje profundo de manera similar. La única diferencia es que el bebé podría tomar semanas para aprender algo nuevo y complejo; un programa de computadora podría hacer eso en pocos minutos.

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Data Science, Big Data y Big Data Analytics


Para alcanzar un cierto nivel de precisión y velocidad, los programas de aprendizaje profundo (Deep Learning) requieren acceso a cantidades inmensas de datos de entrenamiento y poder de procesamiento. Ahora, esto es muy posible en la era actual gracias al Big Data (y el análisis del Big Data) y el Internet de las Cosas (IoT). Big data es un término amplio y en evolución para una gran cantidad de conjuntos de datos. Los datos podrían ser estructurados, semiestructurados o no estructurados.

El análisis del Big Data es el proceso de analizar el Big Data para identificar patrones ocultos, tendencias populares, correlaciones únicas y otra información crítica y útil. Por ejemplo, una empresa de comercio electrónico aplicará análisis de Big Data para investigar el comportamiento y la mentalidad de los clientes o consumidores, y los patrones de compra. Si bien el Big Data tiene que ver con los datos, los patrones (o tendencias), las percepciones e impactos, Internet de las Cosas se trata de datos, dispositivos y conectividad.

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¿Qué es el Internet de las Cosas-Internet of Things (IoT)?


El Internet de las Cosas (IoT) es la interconexión de dispositivos físicos (también denominados dispositivos conectados o dispositivos inteligentes), vehículos, edificios y otros objetos (que pueden ser dispositivos portátiles inteligentes, dispositivos de diagnóstico, aparatos de cocina, etc.) integrados con componentes electrónicos, software, sensores, actuadores y conectividad de red que permite a estos 'objetos inteligentes' recopilar e intercambiar datos. En otras palabras, el Internet de las Cosas es una infraestructura global para la sociedad de la información. El IoT permite servicios avanzados interconectando (físicos y virtuales) cosas basadas en las tecnologías de la información y comunicación interoperables existentes y en evolución.

Por ejemplo, el refrigerador inteligente en su cocina (en el hogar) puede enviarle una alerta (o notificación) a su teléfono inteligente (mientras se va de la oficina) cuando no tenga leche o gasolina para su coche. Su wearable o smartwatch puede advertirle si hay algún problema con su pulso o frecuencia cardíaca. Además, toda esta información se registra. Más tarde, el software después de ver los datos puede proporcionarle información como: es probable que consuma leche el miércoles, se quede sin gasolina en dos semanas o que tenga probabilidades de sufrir un ataque cardíaco en tres meses (por lo tanto, es hora de realizar un control y tomar precauciones).

Dado que la idea de los dispositivos de red y otros objetos es personalizada y confidencial, la seguridad es una gran preocupación. La seguridad del IoT entra en juego aquí. La seguridad del IoT es el área de esfuerzo relacionada con la protección de los dispositivos conectados y las redes en el Internet de las Cosas. El IoT se está expandiendo a un ritmo exponencial. Al igual que el Big Data, el IoT está creando nuevas oportunidades y brindando una ventaja competitiva para las empresas en los mercados actuales y nuevos. El Internet of Things (IoT) es un ecosistema de complejidad cada vez mayor. Es la próxima ola de la innovación que humaniza cada objeto en nuestra vida, y es el próximo nivel de automatización para cada objeto que utilizamos. Sigue agregando cada vez más dispositivos al pliegue digital todos los días para mejorar el proceso y el crecimiento. Toca todo, no solo los datos, sino cómo, cuándo, dónde y por qué los recolectas. Una de las formas de ver el IoT es como los bloques múltiples, como objetos conectados, las puertas de enlace, los servicios de red y los servicios en la nube. Como se mencionó anteriormente, la seguridad es de suma importancia.


La Tecnología Blockchain


Los ecosistemas actuales del IoT dependen de modelos de comunicación centralizados. Todos los dispositivos están identificados, autenticados y conectados a servidores en la nube que tienen enormes capacidades de procesamiento y almacenamiento. La conexión entre dispositivos debe pasar por Internet. Un enfoque descentralizado de la red IoT resolvería muchos de los problemas de seguridad.

Aquí llega la tecnología Blockchain. Blockchain es una base de datos que mantiene un conjunto de registros de datos en continuo crecimiento. Se distribuye en la naturaleza; no hay una computadora principal que sostenga toda la cadena. En cambio, los nodos participantes tienen una copia de la cadena. También es cada vez mayor: los registros de datos solo se agregan a la cadena. Blockchain es público. Entonces, todos los participantes pueden ver los bloques y las transacciones almacenadas en la base de datos. Sin embargo, está protegido por una clave privada.

La tecnología Blockchain se considera como el eslabón perdido para tratar problemas de escalabilidad, seguridad y confiabilidad del IoT. La tecnología del Blockchain se puede utilizar en el seguimiento de miles de millones de dispositivos conectados, permite el procesamiento de transacciones y la coordinación entre dispositivos; permitir ahorros significativos para la industria del IoT. Según los expertos, el enfoque descentralizado eliminaría los puntos únicos de falla, creando un ecosistema más resistente para que los dispositivos funcionen. Los algoritmos criptográficos utilizados por la tecnología blockchain podrían hacer que los datos de los consumidores sean más privados. Una de las aplicaciones populares de la tecnología blockchain es el Bitcoin y las Cryptocurrencies. Sin embargo, hay varias otras aplicaciones de la tecnología blockchain más allá de las criptomonedas y los servicios financieros.


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