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Semana 1 · Lección 2 · 45-55 minutos

Reglas frente a patrones aprendidos

Observa de cerca la automatización y el aprendizaje automático: cuándo es una persona la que escribe las reglas y cuándo el software aprende patrones a partir de ejemplos.

Materiales
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Lo que vas a poder hacer

  • Definir la automatización y el aprendizaje automático, y distinguirlos.
  • Seguir cómo funcionan la entrada, las reglas y la salida en un programa tradicional.
  • Explicar cómo un patrón aprendido sustituye a las reglas escritas a mano en el aprendizaje automático.

Para pensar

Un termostato enciende la calefacción cuando un cuarto baja de 20 grados. Una app de música te arma una lista de canciones que "te podrían gustar". Las dos actúan por su cuenta. ¿Están haciendo el mismo tipo de razonamiento?

Haz una predicción

Predice: de los dos, el termostato o el armador de listas, ¿cuál necesitó que alguien le mostrara miles de ejemplos?

Automatización
Hacer que una tarea ocurra por sí sola mediante reglas fijas, sin que una persona haga cada paso.
Aprendizaje automático
Un tipo de IA en el que el software aprende patrones a partir de muchos ejemplos en lugar de recibir cada regla.
Regla
Una instrucción exacta que escribe una persona, como "si la temperatura baja de 20 grados, enciende la calefacción".
Patrón aprendido
Una regularidad que el software descubrió a partir de ejemplos y que usa para tomar decisiones sobre entradas nuevas.

Automatización: una tarea que se ejecuta sola con reglas fijas

Automatización significa que una tarea ocurre automáticamente siguiendo reglas que fijó una persona. Un termostato automatiza la calefacción: "si el cuarto está por debajo de 20 grados, enciende la calefacción". Nadie tiene que mover un interruptor, pero una persona igual escribió la regla exacta.

La automatización puede ser muy útil y aun así no ser IA. La máquina no está aprendiendo: está repitiendo instrucciones al pie de la letra.

  • Un termostato que calienta un cuarto a una temperatura fija
  • Una puerta automática que se abre cuando se activa un sensor
  • Un lavavajillas que ejecuta un ciclo de lavado con tiempo programado

Entrada, regla, salida: la forma de un programa tradicional

Los programas tradicionales y la automatización sencilla comparten la misma forma: entra una entrada, una regla decide qué hacer y sale una salida. Entrada: la temperatura del cuarto. Regla: por debajo de 20 → calefacción encendida. Salida: se enciende el calentador.

Como una persona escribió la regla, puedes predecir la salida para cualquier entrada. Esto es muy potente en tareas con reglas claras que no cambian.

  • Entrada: una moneda; Regla: moneda detectada → entregar goma de mascar; Salida: goma de mascar
  • Entrada: una contraseña; Regla: coincide con la contraseña guardada → desbloquear; Salida: desbloqueado

Aprendizaje automático: el software encuentra el patrón

Algunas tareas son demasiado enredadas para que una persona escriba cada regla. ¿Qué regla distingue una buena recomendación musical de una mala, para ti? En vez de eso, el aprendizaje automático le muestra al software muchos ejemplos (canciones que te gustaron y que te saltaste) y él aprende un patrón que puede aplicar a canciones nuevas.

El gran cambio: en el aprendizaje automático, un patrón aprendido ocupa el lugar de las reglas escritas a mano. Las personas siguen eligiendo los ejemplos y revisando los resultados, pero no detallan cada regla.

  • Un armador de listas que aprendió tus gustos a partir de las canciones que escuchaste y las que te saltaste
  • Un lector de escritura a mano que aprendió las formas de las letras a partir de muchas muestras

Ejemplo resuelto

¿Regla o patrón aprendido? Dos maneras de clasificar fruta

  1. Tarea: clasificar fotos de manzanas y plátanos.
  2. Por reglas: una persona escribe "si la forma es alargada y amarilla → plátano; si no, manzana". Esto funciona hasta que aparece un plátano verde o una manzana amarilla.
  3. Por aprendizaje: le muestras al software cientos de fotos etiquetadas de manzanas y plátanos; él aprende los patrones de cada uno, incluidos los colores difíciles.
  4. La vía de las reglas es simple pero frágil. La vía del aprendizaje maneja mejor los ejemplos nuevos y raros, y por eso las tareas enredadas usan aprendizaje automático.

Lo importante: Usa reglas fijas cuando la regla es clara y no cambia; usa aprendizaje automático cuando el patrón es demasiado enredado para escribirlo a mano.

Entrada, regla, salida

Un flujo de tres pasos: Entrada (temperatura del cuarto) → Regla ("por debajo de 20 → calefacción encendida") → Salida (se enciende el calentador). Esta es la forma de la automatización y de los programas tradicionales.

En la automatización, una persona escribe la regla del medio.

De dónde sale el patrón

Tradicional

  • Una persona escribe la regla
  • El programa sigue la regla

Aprendizaje automático

  • Una persona reúne ejemplos etiquetados
  • El software aprende un patrón
  • El programa usa el patrón aprendido

Antes (tradicional): una persona escribe la regla y luego el programa la usa. Después (aprendizaje automático): una persona reúne ejemplos etiquetados, el software aprende un patrón a partir de ellos y luego el programa usa ese patrón aprendido. El trabajo de la persona pasa de escribir reglas a elegir buenos ejemplos.

Actividad

Reto de armar reglas

Intentar escribir reglas fijas para una tarea y luego ver dónde se rompen las reglas fijas y dónde ayudaría el aprendizaje.

  1. Arma una lista ordenada de reglas. Se revisan de arriba abajo y gana la primera que coincide.
  2. Corre tus reglas sobre las criaturas iniciales para ver qué regla coincidió con cada una.
  3. Después muestra las criaturas difíciles, predice qué van a hacer tus reglas y corrígelas.

Tus reglas (se revisan en orden)

  1. Regla 1Sientonces

    Si tiene alas → Criatura del cielo

  2. Regla 2Sientonces

    Si vive en el agua → Criatura del agua

  3. Regla 3Sientonces

    Si el número de patas es al menos 1 → Criatura de tierra

Programa de reglas fijas (lo que acabas de construir)

  • Una persona escribe reglas explícitas
  • El comportamiento es predecible y fácil de explicar
  • Puede fallar cuando no se cubrió alguna situación

Sistema de aprendizaje automático

  • Aprende patrones a partir de ejemplos
  • Puede manejar mejor ejemplos variados
  • Puede cometer errores difíciles de explicar
  • Igual depende de las decisiones humanas y de los datos que recibe

Ninguno es siempre mejor. Las reglas fijas brillan cuando la regla es clara; el aprendizaje automático ayuda cuando el patrón es demasiado enredado para escribirlo a mano, pero necesita buenos ejemplos y revisiones cuidadosas.

Revisa lo que entendiste

Comprueba que sabes distinguir la automatización del aprendizaje automático.

  1. Question 1. ¿Cuál es la diferencia principal entre automatización y aprendizaje automático?

  2. Question 2. Ordena los pasos de un programa tradicional.

    1. 1.Llega una entrada (como una lectura de temperatura)
    2. 2.Una regla que escribió una persona decide qué hacer
    3. 3.Ocurre una salida (como que se encienda el calentador)
  3. Question 3. ¿Qué tarea encaja mejor con el aprendizaje automático que con reglas escritas a mano?

    Quieres un programa que (A) encienda un ventilador cuando el cuarto pase de 27 grados, o (B) diga si una foto muestra un perro o un gato.

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Pruébalo tú

¿Con reglas o con aprendizaje?

Propón dos tareas: una que las reglas fijas resuelvan bien y otra que necesite aprendizaje automático.

  1. Describe una tarea en la que una persona pueda escribir la regla con facilidad. Enuncia la regla.
  2. Describe una tarea demasiado enredada para reglas fijas. Explica por qué.
  3. Para la tarea enredada, ¿qué ejemplos reunirías para enseñarla?

Lo lograste cuando

  • Una tarea clara basada en reglas, con su regla.
  • Una tarea basada en aprendizaje, con una razón por la que las reglas no funcionarían.
  • Una descripción de los ejemplos necesarios para enseñar la tarea enredada.

Reflexión

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Repaso

La automatización repite reglas fijas; el aprendizaje automático aprende patrones a partir de ejemplos para tareas demasiado enredadas como para resolverlas con reglas hechas a mano.

  • Los programas tradicionales siguen entrada → regla → salida.
  • El aprendizaje automático sustituye las reglas escritas a mano por un patrón aprendido.
  • En el aprendizaje automático, las personas siguen eligiendo los ejemplos y revisando los resultados.

Extensión para 7.º y 8.º

¿Quién decide los ejemplos?

En el aprendizaje automático, los ejemplos de los que aprende un sistema los eligen personas. Eso significa que hay decisiones humanas incorporadas en todo modelo: qué ejemplos incluir y cuál es la etiqueta correcta.

Piensa en una tarea que le enseñarías a un modelo. ¿Quién elegiría los ejemplos y cómo podrían sus decisiones cambiar lo que el modelo aprende?

Termina esta lección

  • Attempt the knowledge check: sin hacer
  • Save a reflection (recommended): sin hacer

Haz la revisión de conocimientos para terminar esta lección.