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Avances de las RNA

AVANCES DE LAS REDES NEURONALES ARTIFICIALES EN LA ACTUALIDAD Jeniffer Raquel Murillo Montesdeoca Escuela Superior Politécnica Agropecuaria de Manabí Manuel Félix López [email protected] Resumen Los estudios y el avance científico en la actualidad abarcan cada vez más temáticas que incluyan el proceso de aprendizaje en los computadores, con el fin de construir sistemas que funcionen por sí solos, es de ésta forma que las redes neuronales artificiales se han hecho presentes cada vez más en los avances tecnológicos, y es que a pesar de que éstas nacieran hace ya muchos años, las RNA están en su época dorada en donde ya son implementadas para lograr el correcto funcionamiento de un sinnúmero de sistemas que se convierten en una necesidad para el ser humano. Éste artículo, pretende dar a conocer más que el qué son las RNA, los avances de las mismas en los últimos años.

Abstract The studies and scientific progress now cover more and more thematic once included the learning process on computers, in order to build systems that work alone, it is in this way that artificial neural networks have been present each again on technological advances, is that even though they were born many years ago, the RNA is in its golden age in which are already implemented to achieve the proper functioning of a number of systems that become a necessity for humans. This article seeks to highlight more than the what are the RNA, advances them in recent years.

Palabras Clave Redes neuronales, inteligencia artificial, investigaciones, avances y Tecnología.

1. Introducción Sin duda alguna la meta de la ciencia y la tecnología en la actualidad es reproducir el funcionamiento del cerebro humano en un ordenador. (Julián, G. 2014). Claro que realizar un sistema que pueda tener la capacidad de ir aprendiendo en

cuanto a su entorno cambie no ha sido nada fácil para la ciencia, y es ahí donde nacen las redes neuronales, con la finalidad de crear sistemas que puedan llegar a razonar imitando el funcionamiento de las redes neuronales de los seres vivos y éstas son utilizadas ya que combina los parámetros que se ajustan a un determinado problema.

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Las redes neuronales no son para nada un concepto nuevo, y es que su invención fue hace ya mucho tiempo entre los años 40 y 50, sin embargo el hacer que un computador tenga suficientes recursos como para aprender una red de información y obtener resultados deseados era en ese entonces complicado. En los últimos años el trabajo de la ciencia y la tecnología ha sido arduo tanto que se crearon GPUs para el procesamiento de redes neuronales artificiales, los pie de fotos generados, reconocimientos de voz, imágenes, objetos entre otros. Es de este maravilloso mundo de las redes neuronales artificiales y su avance, de lo que se trata este artículo, en donde ser dará un repaso de los nuevos descubrimientos y creaciones de las RNA.

2. Marco Teórico 2.1.

Concepto

Una red neuronal artificial o también conocida como RNA es un sistema en el que se transmite información y sus procesos y conexiones tienen mucho en común con las redes neuronales de los seres vivos. La diferencia entre un RNA y una red neuronal de un ser vivo, es que los seres con vida tienen redes con miles de miles de neuronas interconectadas entre sí, lo que significaría que las redes neuronales artificiales necesitarían también estas miles de conexiones a través de circuitos electrónicos que simulen las neuronas.

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Imagen 1. RNA

La transmisión de la información se da en las neuronas que se conectan a otras, cada conexión tiene un determinado pes, las neuronas se activan mediante una función, hay una señal de entrada y una de salida, aunque internamente hay una capa donde las señales son procesadas con el fin de que la señal de salida sea la esperada. Entender el proceso no es muy complejo, sin embargo adaptarlo a un sistema artificial si lo es, y es por esto que las RNA demoraron muchos años en ser más profundamente estudiadas y luego utilizadas.

2.2.

Breve Historia

Los primeros importantes estudios teóricos sobre redes neuronales se dieron específicamente en 1943 por el neurofísico Mc Culloc y el matemático Pitts aunque ya 3 años atrás se oía sobre las mismas. Fue en 1958 cuando se creó el primero modelo neuronal y 1969 se creó un modelo multicapa, en fin muchos sucesos, investigaciones y avances se dieron aunque no fue hasta los años 80 y 90 en donde las redes neuronales tomaron fuerzas, y desde ahí están han llegado con el fin de cambiar el mundo tal y como ahora es, con el objetivo de mejorarlo

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2.3.

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Fundamentos biológicos de las Redes Neuronales

El sistema de comunicación neuronal de los seres vivos se conforma fundamentalmente por el sistema nervioso y el sistema hormonal, el cual está conectando también a los sentidos para poder percibir el medio y los órganos efectores que nos permiten ejecutar una acción, este sistema de comunicación tiene el objetivo de recopilar la información, procesarla, almacenarla y transmitirla de una forma tan rápida que no es percibible por nosotros. (Murillo, R. 2014).

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encargarse de otro tipo de cálculos como los son la IA y las RNA. 2.4.2. Street View Sin duda, este invento es algo que ha ayudado en gran manera al turismo, y es que bajo la tutela de Google, el sistema traducido al español como vista de calles tiene un 96% de precisión a la hora de reconocer los números de las calles y no contentos con esto las redes neuronales muy bien utilizadas por los desarrolladores de Google Inc. han también implementado el sistema online que se guía por coordenadas y brinda un tour como si estuvieras en el lugar que quisieras estar.

Esta comunicación se da gracias a tres partes importantes:

Imagen 3. Carros con Street View

2.4.3. Reconocimien to de voz de Android Imagen 2. Partes que componen la comunicación neuronal

2.4.

Avances, Invenciones y Descubrimientos 2.4.1. Uso de GPUs

Los computadores más modernos ahora tienen implementados GPUs que es la unidad de procesamiento de gráficos que de cierta forma aligera la carga del procesador principal o CPU y permite que éste pueda

El reconocimiento de voz que también usa Google y utilizan sistemas operativos como Android también funciona mediante redes neuronales, Vincent Vanhoucke, científico de google indicó que el mejoramiento del reconocimiento de voz que hace que éste tenga una tasa de error del 25%, se dio en base a el cambio del modelo a las redes neuronales. La forma en la que funciona el reconocimiento de voz, es bastante simple de

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entender sin embargo requirió de muchas investigaciones, al hablar a nuestro dispositivo el espectograma de las palabras se parte en pedazos y es enviado a 8 servidores de google en donde existen bases de datos con grabaciones de palabras pronunciadas, todo esto se realiza mediante las redes neuronales creadas por el equipo de científicos de google liderado por Vanhoucke y el secreto del funcionamiento del sistema es la capacidad de aprendizaje que tienen las redes neuronales.

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igual que lo hace Google con su búsqueda por imágenes. 2.4.6. Robot Golem Es el primer robot desarrollado en México, capaz de mantener una conversación en español, de la forma en la que lo haría una persona y se basa en la tecnología que se desarrolló para los Diálogos Inteligentes Multimodales. Los componentes que permitían que el robot mantuviera una conversación son:  

Imagen 4. Reconocimiento de voz

2.4.4. El juego GO La implementación de las redes neuronales no queda solamente en sistemas extremamente necesario, y queda demostrado en el juego Go en donde las redes convolucionales son utilizadas para detectar patrones en los tableros y de esta forma sacar el mejor movimiento que tenga la mejor utilidad, todo esto con una efectividad del 90%.

Visión computacional. Desligue de texto, imágenes videos.

2.4.7. Caracterizaci ón e identificación de fracturas y fallas en un cubo sísmico La finalidad de este sistema es encontrar características comunes con base en las relaciones petrofísicas que pueden almacenar los elementos sísmicos usando modelos matemáticos parciales y redes neuronales.

2.4.5. Pies de fotos automáticos En la universidad de Standford se logró que mediante redes neuronales las imágenes autogeneraran un pie de foto, todo esto mediante el reconocimiento de imagen, al

y

Imagen 5. Cubo sísmico

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2.4.8. Chips basados en el cerebro humano

2.4.9. Congreso Internacional sobre Redes Neuronales

El cerebro humano tiene un funcionamiento complejo y sorprendente y su red de información tiene alrededor de 86.000 millones de neuronas que se conectan unas con otras en un constante intercambio de información, y es que a pesar de que los computadores realicen tareas mucho más rápido que las personas, para ser más concretos el tiempo de respuesta es en una nanosegundo, el cerebro es mucho más experto en lo que sabe hacer, por lo cual ningún ordenador se compara a su funcionamiento.

El Granada Seminar que es patrocinado por Ministerio de Educación y Ciencia, por la Sociedad Europea de Física (EPS) y por la Fundación SNN de Redes Neuronales trata fundamentalmente de los recientes avances de las redes neuronales y del paradigma que es el cerebro humano, distintos catedráticos de la Universidad de Granada celebran desde 1990 los descubrimientos sobre redes neuronales y en el 2014 catedráticos y expertos en el tema de más de 30 países, se reunieron para dar conferencias sobre el tema.

La empresa desarrolladora mundialmente reconocida IBM desarrolló un chip llamado TrueNorth que tiene aproximadamente 256 millones de conexiones y es la base del sistema computacional.

En éste congreso se debaten temas como:      

Resultados experimentales de las RNA. Mecanismos congnitivos de las RNA Toma de decisiones Almacenamiento de información Procesos de reconocimiento Criticalidad, estabilidad y sincronización del cerebro.

Más de 200 investigadores de primera línea provenientes de América, Europa, Asia y África son acogidos por el congreso de la Universidad de granada.

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Raquel Murillo 2.4.10. Control de una planta no lineal de temperaturas con redes neuronales

Un artículo científico publicado en el 2009 en la reconocida revista Redalyc hace referencia al control de plantas de temperaturas con redes neuronales y su diferencia con el control convencional. Los resultados de la investigación indicaron que el control inteligente es decir el control que utilizaba redes neuronales era mucho más efectivo que el control tradicional. 2.4.11. La creación de la mejor red neuronal, por los investigadores de MIT La red que crearon los investigadores de MIT primero fue utilizada en el cerebro de los primates, alrededor de 1960 pudieron descubrir como las neuronas se relacionaban con el reconocimiento de objetos en el momento en el que veían una imagen y el tiempo que se ocupaba era de 100 milisegundos. Los resultados de un primate viendo una imagen fueron comparados con sus redes neuronales artificiales más complejas, en éstas al momento de ver una imagen se producían arreglos de números, por su puesto cada imagen tenia una secuencia distinta de arreglos de números.

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La mejor red creada hasta el momento, fue la creada por los científicos de la Universidad de New York, ésta es capaz de identificar imágenes con la misma velocidad que lo puede hacer un primate, sin embargo aún no se sabe a ciencia cierta por qué, puesto que la red va aprendiendo conforme pase el tiempo y autorefina sus propios algoritmos. Los investigadores de MIT tienen en la actualidad la fiel convicción de crear redes neuronales que puedan identificar imágenes en movimiento e imágenes en varias dimensiones, es decir refinar el aspecto visual de las rede neuronales artificiales.

3. Conclusiones Al terminar de leer el presente artículo a quienes no conozcan nada sobre redes neuronales artificiales pero sin embargo utilizan sistemas que utilizan las RNA, como el buscador por voz de google y Android, el buscador de imágenes en google entre otros, quedarán simplemente extasiados al ver la maravillosa ciencia que hay detrás de toda esa cómoda tecnología que sin duda nos facilita la vida. Para quienes hemos estudiado al menos un poco sobre las Redes Neuronales Artificiales, y sabemos su historia nos resulta emocionante saber que se ha logrado tanto, aunque no en poco tiempo, pero que sin embargo, los descubrimientos, avances e investigaciones llegarán al punto en el que algún día revolucionarán el mundo. Si bien los avances de las redes neuronales son un gran paso para la ciencia, la tecnología y el mundo en general, se deben

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tomar en cuenta ciertos puntos, y es que el ser humano está empeñado en crear sistemas que logren ser inteligentes, todo esto a través de las tan nombradas redes neuronales artificiales, pero todo esto debe hacerse con sumo cuidado, tal y como lo dice el científico más reconocido de todos los tiempos Stephen Hawking un sistema que tenga la capacidad de aprender podría decidir rediseñarse por su cuenta e incluso llegar a un nivel superior”, con lo cual la raza humana no podría competir y quedaríamos al margen.

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