¿Qué es el aprendizaje profundo?

La innovación del aprendizaje profundo radica en que permite a los ordenadores reconocer de forma independiente patrones complejos en los datos y aprender tareas, de forma muy parecida al cerebro humano. El aprendizaje profundo es una forma especial de aprendizaje automático basado en redes neuronales artificiales.

El poder innovador de esta forma de ML se ilustra más claramente con un ejemplo: en la industria alimentaria , el Deep Learning puede revolucionar la forma en que producimos, procesamos y comercializamos los alimentos. Al reconocer jerarquías profundas de rasgos, puede, por ejemplo, detectar automáticamente defectos de calidad durante la producción, haciendo más eficientes las líneas de producción. Analizando los datos de los sensores, puede identificar cambios sutiles en colores, texturas y otras características que podrían indicar problemas de calidad.

Las posibilidades son múltiples y van desde la optimización del uso de los recursos y la mejora de la seguridad alimentaria hasta el desarrollo de nuevas combinaciones de sabores e innovaciones alimentarias.

¿Qué es el aprendizaje profundo?

Imagine que una red neuronal está formada por muchas capas de neuronas artificiales. Cada capa toma información de la capa anterior y realiza cálculos para extraer características cada vez más complejas. Esta jerarquía de características permite a la red extraer información más abstracta y detallada de los datos. Cuando la red analiza una imagen, la primera capa puede reconocer simples bordes o líneas, mientras que las siguientes reconocen patrones como formas o texturas. Las capas finales podrían entonces identificar objetos o rostros específicos.

La ventaja particular del Deep Learning reside en la extracción automática de características. A diferencia del aprendizaje automático convencional, en el que las características deben definirse manualmente, una red neuronal profunda puede aprender por sí sola las características relevantes a partir de los datos brutos.

El término “aprendizaje profundo” se refiere así al uso de múltiples capas ocultas en las redes neuronales artificiales.

La profundidad de una red neuronal viene definida por el número de capas ocultas. Cuantas más capas ocultas tenga una red, más “profunda” será. Es importante señalar que el término “aprendizaje profundo” no define un número exacto de capas. No hay reglas fijas para determinar cuándo una red se considera “profunda”. En la práctica, los modelos modernos de aprendizaje profundo pueden tener cientos o incluso miles de capas, y el número de capas suele depender de la complejidad de la tarea y del tamaño del conjunto de datos. El término “aprendizaje profundo” sirve como término colectivo para todas las arquitecturas con múltiples capas que aprovechan la representación jerárquica de características.

La idea de utilizar múltiples capas ocultas es crucial para el éxito del aprendizaje profundo. Con arquitecturas más profundas, las redes neuronales pueden aprender características jerárquicas y representaciones abstractas de los datos. En lugar de limitarse a extraer características simples de los datos de entrada, las redes profundas pueden reconocer patrones cada vez más complejos y abstractos vinculando las características de las distintas capas.

Los enfoques anteriores en el aprendizaje automático utilizaban arquitecturas planas con sólo una o dos capas. Estos modelos planos eran capaces de gestionar tareas más sencillas, pero tenían dificultades para captar relaciones complejas en los datos. Con la introducción de redes más profundas, fue posible abordar problemas más complejos, como el reconocimiento de objetos en imágenes o la traducción del habla a otros idiomas.

El aprendizaje profundo ha dado lugar a numerosos avances en diversos campos. Por ejemplo, ha llevado el reconocimiento de voz e imágenes a niveles sin precedentes. Los servicios de traducción y transcripción utilizan Deep Learning para producir resultados más naturales y precisos. Incluso en medicina, el aprendizaje profundo ha demostrado un enorme potencial para diagnosticar afecciones médicas complejas y crear planes de tratamiento personalizados.

Mi especialidad.

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Agnes Tholen

Jefe de marketing y ventas

  • Mail: agnes.tholen@companymind.de

Lo que no es el aprendizaje profundo

Un error clásico en la definición de Deep Learning es utilizarlo como sinónimo de Inteligencia Artificial o Machine Learning en general. El aprendizaje profundo es en realidad una forma especial de aprendizaje automático basado en redes neuronales profundas, pero no es idéntico al aprendizaje automático en su conjunto.

El aprendizaje profundo se refiere al uso de redes neuronales artificiales con múltiples capas, también conocidas como redes neuronales profundas. Estas redes profundas permiten al algoritmo aprender una jerarquía de características abstractas a partir de los datos, lo que le permite reconocer patrones complejos en los datos y modelar funciones de alta dimensión.

Un error típico es también llamar Deep Learning a cualquier red neuronal, aunque sólo tenga una o unas pocas capas. Sin embargo, el aprendizaje profundo se refiere específicamente a redes con muchas capas, normalmente más de tres o cuatro capas. Estas redes profundas pueden tener cientos o incluso miles de neuronas en cada capa y requieren una potencia de cálculo y unos conjuntos de datos considerables para su entrenamiento.

Aprendizaje profundo: la IA en acción

Un ejemplo interesante de Deep Learning en la industria alimentaria es la aplicación de la visión por ordenador para mejorar la calidad y seguridad de los alimentos.

En la industria alimentaria, la garantía de calidad es un aspecto esencial para asegurar que los productos cumplen las normas y son seguros para el consumo. Los métodos tradicionales de control de calidad pueden llevar mucho tiempo y ser propensos a errores.

Aquí es donde entra en juego el aprendizaje profundo. Con la ayuda del aprendizaje profundo y la visión por ordenador, las empresas pueden utilizar sistemas de cámaras para supervisar y analizar los alimentos en tiempo real. Estos sistemas de cámaras captan imágenes o vídeos de los alimentos mientras están en la cadena de producción.

La red neuronal profunda se entrena para analizar las imágenes y reconocer patrones de buena o mala calidad. Por ejemplo, puede inspeccionar frutas u hortalizas en busca de daños externos, decoloración, características inusuales o contaminación.

Si la red neuronal se entrena lo suficiente, puede hacer predicciones precisas y fiables sobre la calidad de los alimentos. Puede eliminar productos defectuosos o de calidad inferior antes de que se ofrezcan a los consumidores, lo que reduce los costes de retirada y el desperdicio de alimentos.

Además, Deep Learning también se puede utilizar para comprobar los envases de alimentos y asegurarse de que están correctamente etiquetados y sellados. Esto ayuda a garantizar el cumplimiento de la ley y protege a los consumidores de la información engañosa.

La aplicación del Deep Learning en la industria alimentaria permite un control de calidad eficiente y preciso, que ayuda a mejorar la calidad del producto, la seguridad y la eficiencia en la producción de alimentos. Es un ejemplo de cómo las tecnologías modernas pueden hacer avanzar la industria alimentaria y ofrecer a los consumidores productos seguros y de alta calidad.

¿Cuáles son las diferencias entre el aprendizaje profundo y el aprendizaje automático?

Mientras que el aprendizaje automático se centra en el desarrollo de algoritmos capaces de realizar tareas específicas a partir de datos, el aprendizaje profundo va un paso más allá. Permite a los algoritmos aprender automáticamente las características relevantes de los datos sin que los humanos tengan que especificarlas manualmente. El aprendizaje automático se centra en el desarrollo de algoritmos capaces de realizar tareas específicas a partir de datos. En este proceso, al algoritmo se le presentan datos de entrenamiento con resultados conocidos y aprende de ellos a reconocer patrones y correlaciones para hacer predicciones o clasificaciones sobre nuevos datos.

El aprendizaje profundo es, por tanto, una subcategoría especial del aprendizaje automático que adopta un enfoque revolucionario. Un ejemplo – dos enfoques:

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Aprendizaje automático

Supongamos que una empresa quiere desarrollar un sistema capaz de clasificar automáticamente los productos alimenticios en distintas categorías, como “fruta”, “verdura”, “carne”, “productos a base de cereales”, etc.

En el aprendizaje automático tradicional, se le darían al algoritmo características específicas de la comida, como el color, la forma, la textura o determinados ingredientes.

A continuación, el algoritmo aprendería a clasificar los alimentos en las categorías adecuadas en función de estas características.

Aprendizaje profundo

Por el contrario, el Deep Learning alimentaría al algoritmo con una gran cantidad de imágenes de diferentes alimentos sin decirle qué categorías tienen estos alimentos.

A continuación, el algoritmo aprendería de forma independiente qué rasgos son característicos de cada categoría de alimentos. Mediante el uso de redes neuronales profundas, el algoritmo puede reconocer características jerárquicas en las imágenes.

Puede que aprenda que las frutas redondas y anaranjadas probablemente pertenezcan a la categoría de “frutas”, mientras que las verduras de hoja verde es más probable que pertenezcan a “verduras”. También podría aprender que ciertos tipos de carne tienen una textura característica y, por tanto, pueden asignarse a la categoría “carne”.

De este modo, el sistema de aprendizaje profundo puede extraer de forma independiente una variedad de características de las imágenes y utilizarlas para clasificar los productos alimenticios en las categorías correctas. Ya no es necesario explicar manualmente las características específicas al algoritmo, ya que éste las aprende de forma independiente a partir de los datos de entrenamiento.

Deep Learning permite así la extracción automatizada de características a partir de datos y tiene aplicaciones en la industria alimentaria como la clasificación automática de alimentos, la detección de su calidad o la predicción de tendencias y preferencias. Esto facilita a las empresas el tratamiento de grandes cantidades de datos y permite realizar análisis más precisos para mejorar sus productos y servicios y ofrecer mejores experiencias a los consumidores.