Modelos Avanzados de Deep Learning

🖼️ 1. Redes Neuronales Convolucionales (CNNs)


🧠 ¿Qué son?

Las CNNs son redes neuronales diseñadas especialmente para trabajar con imágenes. A diferencia de las redes normales (densas), pueden detectar patrones espaciales como bordes, formas y texturas.

Es como tener ojos computacionales que aprenden a reconocer cosas viendo muchos ejemplos.


🧩 ¿Para qué sirven?

  • Clasificación de imágenes (gato/perro)
  • Detección de objetos (¡ese es un auto!)
  • Reconocimiento facial
  • Análisis médico con imágenes (radiografías)
  • Visión para autos autónomos

🧱 ¿Cómo funcionan?

  1. Capa convolucional: escanea la imagen con filtros pequeños (como lentes) que detectan patrones.
  2. Capa de activación: usualmente ReLU, activa solo ciertas neuronas.
  3. Capa de pooling: reduce tamaño y mantiene lo importante (ej: max pooling).
  4. Capas densas: al final, hacen la predicción (como una red neuronal normal).

🎨 Visualmente:

Una imagen entra → filtros detectan patrones → se resumen → se clasifican
🖼️ → 🧲 (filtros) → 🔍 (patrones) → 🧠 (predicción)


🧑‍💻 Ejemplo rápido en Keras:

from tensorflow.keras.models import Sequential
from tensorflow.keras.layers import Conv2D, MaxPooling2D, Flatten, Dense

model = Sequential([
    Conv2D(32, (3,3), activation='relu', input_shape=(64, 64, 3)),
    MaxPooling2D(pool_size=(2, 2)),
    Flatten(),
    Dense(64, activation='relu'),
    Dense(1, activation='sigmoid')  # para binario
])

🕒 2. Redes Recurrentes (RNN, LSTM, GRU)


🧠 ¿Qué son?

Las RNNs (Redes Neuronales Recurrentes) están hechas para trabajar con datos secuenciales, es decir, cuando el orden importa: texto, audio, series de tiempo, etc.

Piensa en ellas como neuronas que recuerdan lo que vieron antes para predecir lo que viene después.


📦 Usos comunes:

  • Predicción de texto (autocompletar)
  • Traducción automática
  • Análisis de sentimientos
  • Predicción de series temporales (clima, bolsa)
  • Chatbots

🌀 ¿Cómo funcionan?

  • Las RNN tradicionales repiten la misma neurona para cada paso de la secuencia.
  • Pero tienen problemas con memoria a largo plazo, por eso nacieron:
    • 🧠 LSTM (Long Short-Term Memory): retienen información durante más pasos.
    • ⚙️ GRU (Gated Recurrent Unit): como LSTM, pero más simple.

🧑‍💻 Ejemplo de una RNN con Keras:

from tensorflow.keras.models import Sequential
from tensorflow.keras.layers import Embedding, LSTM, Dense

model = Sequential([
    Embedding(input_dim=10000, output_dim=128),
    LSTM(64),
    Dense(1, activation='sigmoid')
])

🤖 3. Transformers (BERT, GPT, etc.)


🧠 ¿Qué son?

Los Transformers revolucionaron el procesamiento del lenguaje natural (NLP). A diferencia de las RNNs, no procesan el texto paso a paso, sino que prestan atención a todas las palabras a la vez (mecanismo de attention).

Imagina que al leer una frase, prestas atención a todas las palabras clave al mismo tiempo. Así trabaja un Transformer.


📦 Usos:

  • Traductores (Google Translate)
  • Generadores de texto (ChatGPT 😄)
  • Análisis de sentimientos
  • Búsquedas inteligentes
  • Resumir textos, responder preguntas, etc.

🔎 ¿Cómo funciona?

  • Usa una estructura llamada attention para saber a qué partes del texto debe enfocarse.
  • No depende del orden lineal como las RNN.
  • Puede procesar frases muy largas eficientemente.
  • Se entrena con muchísimos textos (pre-entrenamiento + ajuste fino).

🔧 Modelos famosos:

ModeloDescripción
BERTLee en ambas direcciones → bueno para clasificación
GPTGenera texto → bueno para redacción y generación
T5Todo es un problema de texto a texto
RoBERTa, DistilBERT, etc.Variaciones optimizadas

🧑‍💻 Ejemplo con Hugging Face (BERT para análisis de sentimientos):

from transformers import pipeline

# Modelo preentrenado
analizador = pipeline("sentiment-analysis")

resultado = analizador("Me encanta aprender machine learning")
print(resultado)

🧩 En resumen

ModeloMejor para…EstructuraDatos de entrada
CNNImágenesFiltros convolucionalesImágenes en 2D o 3D
RNN/LSTMTexto / series temporalesSecuencias con memoriaSecuencia de palabras
TransformersTexto avanzado (GPT, BERT)Atención + posicionesTexto completo

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