6 - Redes neuronales

Las redes neuronales son un modelo de machine learning inspirado en el funcionamiento de las redes neuronales de los organismos vivos: un conjunto de neuronas conectadas entre sí y que trabajan en conjunto.

En las redes neuronales de los organismos vivos la unidad básica es la neurona. Se compone de un cuerpo celular que contiene el núcleo, muchas extensiones de conexión llamadas dentritas, y una extensión muy larga denominada axón.

El equivalente a las neuronas en las redes neuronales artificiales es el perceptrón.

Su tarea es hacer una suma ponderada de las entradas (asignándole un peso a cada una de ellas) más una entrada adicional con valor constante igual a 1 (con su peso correspondiente) llamada bias.

La salida del perceptrón es lineal, con lo que se le aplica una función (llamada función de activación) para añadir no linealidad al resultado.

El aprendizaje profundo (deep learning) es un caso particular de red neuronal. Se trata de conectar varias capas de neuronas entre sí (cada una de las cuales puede tener diferente número de neuronas).

La primera capa se llama capa de entrada, y tendrá tantas neuronas como entradas tenga nuestro algoritmo (por ejemplo, si queremos predecir el precio de una casa en función de la ciudad, barrio y metros cuadrados, nuestra red tendrá 3 entradas). Del mismo modo, la última capa recibe el nombre de capa de salida, y tendrá tantas neuronas como salidas tenga nuesto modelo (en el caso anterior, una salida: la predicción del precio).

Las capas intermedias se denominan capas ocultas, y estarán conectadas entre sí, de forma que las salidas de la capa k serán las entradas de la capa k-1. Cada de una de estas capas ocultas puede estar formado por un número diferente de neuronas.

Durante el proceso de entrenamiento de una red neuronal, ésta va ajustando los pesos de cada una de las neuronas para ir minimizando el error de la red. El algoritmo utilizado es el de backpropagetion: se calcula el error de la salida y se propaga ese error hacia las capas anteriores para ir ajustando sus pesos.