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domingo, 28 de enero de 2024

Cómo afecta la Inteligencia Artificial generativa a los artistas y como los modelos mal entrenados le quitan el prestigio que podría llegar a tener en estos sectores

Llevo bastantes meses en una disyuntiva bastante estresante. Como matemática, informática y experta en ciencia de datos, cuando pienso en inteligencia artificial (IA) se me suelen venir a la mente todas las posibilidades que tienen este conjunto de herramientas y algoritmos, al igual que lo que me gustaría poder aportar en esta disciplina. Sin embargo, tengo muchas amigas escritoras y artistas, por lo que en parte siento muy especialmente su malestar debido a IAs generativas y como cada vez más se devalúa su trabajo y sus intereses.

Es curioso también como, debido a mis gustos y mi edad, me muevo en ciertos círculos en donde si se entiende esa preocupación por el trabajo artístico y cómo el haber entrenado los modelos con ingentes cantidades de datos sujetos al copyright atenta contra la ética y el trabajo de los artistas. Por otro lado, trabajo manejando datos. No uso la IA normalmente, pero si que la tengo en cuenta pensando como con algunos modelos podrían mejorarse las estadísticas que hacemos.

Por eso afrontar este dilema se me hace a veces muy difícil. No todo el mundo que escribe o dibuja sabe realmente diferenciar un buen modelo de inteligencia artificial de uno malo. Del mismo modo, no todas las personas que usan Dall·e, MidJourney o Stable Diffusion saben que detrás de eso hay trabajo de personas que no ha autorizado que se utilicen sus datos como forma de entrenamiento, sin contar que se necesitan todavía muchos intentos para sacar un resultado aceptable y eso al final solo se traduce en mucho mayor gasto energético por lo caro que resulta usar estas herramientas.

Los modelos que usan IA son ya muy útiles en diversos campos y creo también que pueden llegar a ese mismo punto ayudando a crear a escritores o artistas, pero cada vez está más claro que es necesario que se desarrolle una ley que determine en qué condiciones y cómo deben ser entrenadas las inteligencias artificiales, así como qué datos pueden utilizarse sin el consentimientode sus dueños.

Crear modelos de inteligencia artificial en donde realmente no se sepa de dónde vienen los datos, cómo es el modelo y que da como resultado a mi me parece uno de los mayores riesgos de estas tecnologías. Las IAs generativas pueden llegar a ser muy útiles cuando estén bien entrenadas y se usen adecuadamente, pero tal y como existen ahora a mi me parece que hacen más mal que bien.

También creo que, por ese más mal que hacen, se les está cogiendo mucha tirria en determinados sectores y, obviamente, el del arte es uno de lo más propensos a ello. Los resultados aún son pobres en muchas disciplinas, pero día sí y día también aparece el cartel de un evento, la imagen de una marca o la portada de un libro hecha con inteligencia artificial. El afán de abaratar costes, querer rapidez y no valorar lo que te puede dar realmente la ilustración de una persona está haciendo mucho daño.

Los científicos, además, muchas veces queremos ignorar todos estos riesgos porque deseamos que se siga avanzando en el conocimiento y no nos damos cuenta de que, con nuestro desconocimiento, acabamos creando herramientas que las empresas usan para su propio beneficio y es en parte lo que nos está pasando ahora. Tenemos que recordar también que, si no luchamos nosotros, los que manejamos las herramientas y podemos cambiar esto todavía, al final serán ellos los que luchen por lo suyo, creando herramientas para desbaratar esos modelos como ya ocurre gracias cuando se usa Glaze.

A mí, como experta en ciencia de datos, lectora y amiga de escritores, me parecería un absoluto fracaso si tenemos que llegar a pelear para imponer nuestros modelos, en vez de escuchar las preocupaciones de estos sectores. Creo que las IAs son muy útiles y pueden llegar a hacer grandes cosas, pero si están mal entrenadas, tienen sesgos y usan modelos pobres acaban haciendo daño a mucha gente cuando, como investigadores, queremos que ocurra justo lo contrario.

martes, 23 de enero de 2024

Las limitaciones del algoritmo A*

El algoritmo A* es un algoritmo de búsqueda inteligente o informada que busca el camino más corto desde un estado inicial al estado final a través de un espacio de problemas usando para ello una heurística óptima.

Se usa el algoritmo A* para encontrar el camino mínimo entre dos nodos, por lo que es un algoritmo de búsqueda en grafos. Debido a esto, sus usos principales son la búsqueda de rutas óptimas en cualquier contexto que podamos llegar a imaginar.

Sus limitaciones, por tanto, es que no se puede usar para resolver problemas donde no pueda adaptarse la situación a un sistema en donde los distintos estados del problema se representan como nodos. El paso de un nodo del problema a otro tiene un coste asociado en la arista que los conecta de forma que, para cada nodo, se pueda definir una heurística según el camino que se ha seguido para la resolución del problema. Cuanto más cerca se esté de la solución, menos será el valor de la heurística. Por lo tanto, esta heurística permite ordenar los mejores estados (nodos) para seguir buscando la solución a partir de ellos.

Los problemas que soluciona el algoritmo A* de forma general son de optimización, pero puede modificarse el problema de forma que el algoritmo A* pueda servir para obtener una solución aproximada a multitud de problemas diversos.

Por ejemplo, para los problemas de regresión se pueden adaptar los estados para que representen los enteros o decimales de las variables que entran en juego y la solución será más cercana cuánto menos error se produzca con los coeficientes de las variables elegidos. Este mismo proceso se puede usar en algoritmos de clasificación en donde la heurística tendrá un valor más bajo cuánto mejor clasifica el conjunto de coeficientes relacionados con las variables del problema.

Los problemas de clustering también pueden resolverse si se fija al inicio el número de clústers deseado. En este caso, el espacio de estados pasa a estar dividido en tantos conjuntos como elemento se meta en cada clúster y se va acercando a la solución óptima por medio de una heurística que maximice la distancia entre los conjuntos escogidos.

Con estos ejemplos se puede llegar a la idea de que cualquier problema de aprendizaje supervisado al que se le pueda fijar una distancia a la solución o se busque optimizar el error mínimo en la respuesta puede adaptarse al algoritmo A*, aunque es obvio que en algunos casos no es la mejor forma para resolver el problema y que en otros solo se puede llegar a una solución aproximada hasta cierto decimal (puesto que el espacio de estados es finito, así que las soluciones de los estados posibles prefijados estarán necesariamente en el conjunto de los números racionales en vez de en el de los reales).

Problemas que no se pueden resolver con este algoritmo son los de aprendizaje no supervisado, así como problemas en los que no se puede definir una distancia o error que minimizar o aquellos en los que no se puede delimitar el espacio de estados que generan los nodos.

Otros problemas que tampoco pueden resolverse con el algoritmo A* son lo que no tienen una solución óptima porque se pueden seguir generando soluciones continuamente, como la búsqueda de los números primos (porque no hay un final propiamente dicho) o la toma de decisiones en tiempo real porque la entrada va aumentando en cada caso y no es finita, cualidad necesaria para el algoritmo A* pues su espacio de estados debe estar definido antes de iniciar la resolución del problema.

lunes, 15 de enero de 2024

Críticas al Aprendizaje Profundo

El aprendizaje profundo es un subconjunto de aprendizaje automático basado en redes neuronales artificiales en donde la estructura de la red neuronal se compone de varias capas de entrada, salida y ocultas. Cada capa contiene unidades que trasforman los datos de entrada en información que la capa siguiente puede usar para realizar una tarea de predicción determinada. De esta forma, una máquina puede aprender a través de su propio procesamiento de datos.

La representación gráfica de una red neuronal basada en aprendizaje profundo es la siguiente:


Existen varias críticas a este tipo de aprendizaje. Las principales son:

  • Aprendizaje según observaciones

Como los modelos de aprendizaje profundo aprenden a partir de observaciones, solo saben lo que había en los datos con los que entrenaron por lo que si los datos de entrenamiento no son representativos, los modelos no aprenden de una manera que sea generalizable.

  • Sesgos de aprendizaje

Del mismo modo, si un modelo se entrena con datos que contienen sesgos, el modelo reproduce esos sesgos en sus predicciones. Esto se acentúa cuando los modelos de aprendizaje profundo no indican explícitamente cuáles son los factores importantes que determinan la respuesta del modelo (son modelos de caja negra).

  • Requieren grandes cantidades de datos

Se necesita una gran cantidad de datos de entrenamiento para poder hacer predicciones aceptables debido a que las redes neuronales están basadas en un proceso de prueba y error. Además, los modelos más potentes y precisos necesitan más parámetros, lo que se traduce en una cantidad mayor aún de datos de entrenamiento.

  • Tasa de aprendizaje

Es complicado acertar con la tasa de aprendizaje para entrenar el modelo. Una tasa de aprendizaje alta hace que converja demasiado rápido, produciendo una solución que no es óptima. Una tasa de aprendizaje baja hace que el proceso se pueda estancar y sea muy difícil llegar a una solución.

  • Requisitos de hardware

El aprendizaje profundo es dependiente de máquinas con mucha potencia que puedan realizar un gran número de operaciones de multiplicación de matrices. Se requieren unidades de procesamiento gráfico multinúcleo de alto rendimiento y otras unidades de procesamiento similares para garantizar una mayor eficiencia y un menor consumo de tiempo. Estas unidades son caras y consumen grandes cantidades de energía.

  • Tiempo de entrenamiento
Las redes neuronales basadas en aprendizaje profundo tardan demasiado tiempo en entrenarse debido a que estos modelos tienen muchas capas en la red.
  • Falta de multitarea

Una vez se han entrenado estos modelos, se vuelven inflexibles y no pueden resolver problemas similares. Los modelos de aprendizaje profundo ofrecen soluciones eficientes y precisas, pero solo para un problema específico. Resolver un problema similar requiere volver a entrenar el sistema.

  • Falta de razonamiento

Cualquier aplicación que requiera un razonamiento (aplicación del método científico, planificación a largo plazo o manipulación de datos similar a la de un algoritmo) está más allá de los límites que las técnicas actuales de aprendizaje profundo pueden hacer de momento.

  • Se necesitan datos estructurados

De primeras no se pueden entrenar los modelos de aprendizaje profundo con datos no estructurados (sin etiquetas). Solo se puede tratar los datos no estructurados una vez estos han sido entrenados y han alcanzado un nivel aceptable de precisión.


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