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Diagrama de temas

    • 7. Personalizando modelos de IA: Visión

      • En el ámbito de la inteligencia artificial, la personalización de modelos se ha convertido en una herramienta fundamental para resolver problemas específicos de diversos sectores. En esta sección, nos enfocaremos en la personalización de modelos de visión por computadora, una rama de la IA que permite a las máquinas interpretar y comprender imágenes y videos. Con las herramientas adecuadas, las empresas pueden crear modelos de IA personalizados para tareas específicas, como la clasificación de imágenes, detección de objetos o análisis de contenido visual.

        Aquí, exploraremos cómo Azure Custom Vision facilita el desarrollo de modelos personalizados de visión por computadora, simplificando la creación, entrenamiento y ajuste de modelos, incluso para usuarios con conocimientos técnicos limitados. También revisaremos casos de uso comunes y los pasos necesarios para crear un modelo de visión efectivo.

      • Azure Custom Vision utiliza un enfoque basado en aprendizaje supervisado. Los usuarios proporcionan un conjunto de imágenes etiquetadas que representan las diferentes categorías u objetos que desean que el modelo identifique. A partir de estas imágenes, el modelo aprende a reconocer patrones y características visuales relevantes para realizar predicciones sobre nuevas imágenes.


        Características clave de Azure Custom Vision:

          • Interfaz gráfica amigable: Custom Vision cuenta con una interfaz web intuitiva que facilita la carga, etiquetado y gestión de imágenes sin necesidad de conocimientos profundos de programación.
          • Entrenamiento rápido: Permite entrenar modelos rápidamente y ajustar sus parámetros, proporcionando retroalimentación casi inmediata sobre el rendimiento.
          • Soporte para múltiples tareas: Puedes personalizar el modelo para tareas como clasificación de imágenes (etiquetar imágenes en categorías) y detección de objetos (identificar y localizar múltiples objetos dentro de una imagen).
          • Mejora continua: Los modelos pueden ser actualizados de manera iterativa. A medida que se recopilan nuevas imágenes, se pueden añadir al conjunto de datos y volver a entrenar el modelo para mejorar su precisión.
          • Despliegue sencillo: Una vez que el modelo ha sido entrenado y ajustado, se puede implementar como un servicio API en la nube o exportar para su uso en dispositivos locales.

        Proceso de creación de un modelo con Azure Custom Vision

          1. Carga de imágenes: Los usuarios cargan un conjunto de imágenes que representen las categorías u objetos que desean identificar. Cuantas más imágenes se proporcionen, más preciso será el modelo.
          2. Etiquetado: Las imágenes deben ser etiquetadas para que el modelo aprenda a distinguir entre las diferentes clases u objetos. Por ejemplo, en un proyecto para clasificar tipos de frutas, las imágenes se etiquetarían como "manzana", "naranja", "plátano", etc.
          3. Entrenamiento: Una vez que las imágenes están etiquetadas, el modelo se entrena para reconocer las características visuales asociadas con cada etiqueta.
          4. Evaluación: Custom Vision evalúa el rendimiento del modelo, proporcionando métricas como precisión y recall, que ayudan a determinar qué tan bien identifica las imágenes correctamente.
          5. Ajuste: Si el rendimiento inicial del modelo no es satisfactorio, los usuarios pueden agregar más imágenes, ajustar las etiquetas y volver a entrenar el modelo para mejorar su precisión.
          6. Despliegue: Finalmente, el modelo puede ser implementado en la nube, localmente o exportado para su integración en aplicaciones móviles, web o de escritorio.

        Casos de uso de Azure Custom Vision

          • Industria minorista: Clasificación de productos en imágenes para mejorar la gestión de inventarios o crear experiencias de compra más personalizadas.
          • Agricultura: Detección de plagas o enfermedades en plantas mediante el análisis de imágenes tomadas en el campo.
          • Salud: Identificación de patrones en imágenes médicas, como radiografías o tomografías, para ayudar en diagnósticos clínicos.
          • Seguridad: Detección de objetos específicos en cámaras de vigilancia para identificar situaciones anómalas o peligrosas.

        Ventajas de usar Azure Custom Vision

          • Flexibilidad: Permite ajustar el modelo a tareas específicas, utilizando imágenes propias y categorías definidas por el usuario.
          • Facilidad de uso: No requiere conocimientos avanzados de programación ni de aprendizaje profundo. La interfaz gráfica hace que el proceso sea accesible para una amplia gama de usuarios.
          • Integración con otros servicios de Azure: Custom Vision puede integrarse con otras herramientas de Azure, como almacenamiento en la nube, aplicaciones web y aplicaciones móviles, lo que facilita la implementación de soluciones completas.
          • Escalabilidad: Los modelos creados pueden escalarse para manejar grandes volúmenes de datos y solicitudes, gracias a la infraestructura en la nube de Azure.


        Conclusiones

        Azure Custom Vision se presenta como una solución potente y versátil para empresas y desarrolladores que buscan personalizar modelos de visión por computadora de forma rápida y efectiva. Con esta herramienta, la IA se convierte en un recurso accesible para abordar una variedad de problemas específicos del mundo real.

      • 7.3 Experiencia práctica: clasificación con Custom Vision

        Vamos a llevar a cabo una experiencia práctica, basada en el curso oficial de Microsoft AI Fundamentals (AI-900). Esta experiencia te permitirá conocer servicios de custom vision (clasificación) para crear un modelo personalizado de visión:


          • Seguir las instrucciones de:
        • Métricas de evaluación para el agrupamiento

          Hasta ahora, ha visto métricas utilizadas para evaluar modelos de aprendizaje supervisado que realizan clasificación y regresión. Las métricas de evaluación utilizadas para el aprendizaje no supervisado, como las tareas de agrupamiento en clústeres, no tienen la ventaja de medir el rendimiento de un modelo en conjuntos de validación y pruebas, debido a la ausencia de una etiqueta. Los datos que se agrupan en clúster se utilizan para evaluar esa agrupación en clústeres, en lugar de algún conjunto de datos externo no visual. Por lo tanto, estas métricas de evaluación deben medir las características internas de un modelo, en particular el número de clústeres. Esto guía cómo se agrupan los puntos de datos existentes y tendrá un efecto en cómo se agrupan los nuevos datos cuando se introducen en el modelo. En otras palabras, puede usar estas métricas para ayudarle a ajustar el modelo para que cumpla mejor sus metas, pero no puede evaluar la validez objetiva de ese modelo.

          Esto también subraya por qué el conocimiento del dominio es tan útil en las tareas de agrupamiento en clústeres y debe aprovecharse siempre que sea posible. Con un conocimiento de dominio adecuado, puede usar de forma más eficaz las métricas de agrupamiento en clústeres para ayudar a dar forma a un modelo de esa naturaleza y a fin de lograr los resultados deseados, en lugar de trabajar desde una pizarra en blanco.

          Como es de esperar, no hay una métrica que sea la mejor para cada situación. Puede usar varias métricas en tándem para obtener varias perspectivas, si lo desea.

        • Punto de intersección

          Un método para determinar k (número de clústeres) es calcular la distancia media entre cada ejemplo de datos y su centroide asociado. A medida que k aumenta, la distancia media necesariamente disminuye. Sin embargo, en algún momento, el aumento de k se vuelve inútil y no reduce la distancia media de ninguna manera significativa. El punto en el que la distancia media ya no disminuye de manera significativa se llama el punto de intersección y, por lo general, es un buen indicador de lo que k debería ser. Considere la siguiente figura, en la que k se traza contra la distancia media.


          Figura 1. El punto del intersección indica que k debe ser 3.

        • Suma de cuadrados dentro del clúster

          Hay dos propiedades ideales de un modelo de agrupamiento: la compacidad del clúster y lo bien separado que está de otros clústeres. Cuanto mejores sean estas propiedades para un problema dado, mejor será el resultado. Para evaluar estas propiedades, puede conectar los valores de datos en dos ecuaciones independientes.

          La suma de cuadrados dentro del clúster (WCSS) mide la compacidad de los clústeres. Para ello, mida la distancia entre un punto de datos dado y su centroide de clúster, luego repitiendo este proceso para todos los demás puntos del clúster y calculando la distancia media. Los valores más pequeños de WCSS indican que los puntos de datos dentro de un clúster están más juntos, lo que significa que los valores más pequeños son ideales.

          La suma de cuadrados entre clústeres (BCSS) mide la separación entre clústeres. Para ello, mida la distancia entre un centroide determinado y todo el resto, luego repitiendo este proceso para todos los demás centroides y calculando la suma. Los valores de BCSS más grandes indican clústeres que están más separados, lo que significa que los valores más grandes son ideales.

        • Análisis de silueta



          Un análisis de silueta le ayuda a evaluar los ideales de compacidad y buena separación en una ecuación matemática. La ecuación calcula en qué medida encaja un ejemplo de datos determinado dentro de un clúster en comparación con sus clústeres vecinos. A cada ejemplo se le asigna un valor, denominado coeficiente de silueta o puntuación de silueta, entre #LioxSpecialChar8722#1 y 1. Este valor indica lo siguiente:


          Un coeficiente alto significa que el ejemplo está lejos de los clústeres vecinos y, por lo tanto, encaja bien dentro de su propio clúster.
          Un coeficiente cercano a 0 significa que el ejemplo está cerca del límite de decisión entre clústeres.
          Un coeficiente en negativo significa que el ejemplo está más cerca de un clúster vecino que el suyo propio y, por lo tanto, es probable que se haya colocado en el clúster incorrecto.

          Lo ideal es tener sus ejemplos de datos lo más cerca posible de 1. Los coeficientes bajos indican que es posible que deba ajustar su valor k. Normalmente, calcularía el coeficiente para cada ejemplo de datos y, a continuación, agruparía cada uno en su clúster respectivo. También calcularía el coeficiente promedio de cada clúster, así como el promedio de todo el modelo k dado. Luego, haría los mismos cálculos para diferentes valores k y compararía los coeficientes promedio de los diferentes valores k. En última instancia, seleccionaría el valor k que conduce al coeficiente de silueta más alto.

          Los valores derivados de un análisis de silueta se trazan normalmente en una gráfica. Para cada clúster, el ejemplo de datos con el coeficiente más alto está en la parte superior, con el coeficiente más bajo en la parte inferior. Esto forma una forma similar a una silueta para cada clúster. El clúster con el coeficiente promedio más alto a menudo se coloca en la parte superior, y el resto de los clústeres se colocan en orden descendente.

          En la figura siguiente, se trazan los análisis de silueta de tres valores k diferentes. Para k = 2, el coeficiente de silueta promedio es de alrededor de 0,578; para k = 3, el coeficiente promedio es de alrededor de 0,732. Para k = 4, el coeficiente de silueta promedio es de alrededor de 0,492. Dado que el coeficiente promedio de k = 3 es más alto, esto sugiere un mejor ajuste. Además, tenga en cuenta que el grosor de cada grupo trazado en k = 3 se distribuye de forma más uniforme que k = 2, ya que el modelo ya no ajusta muchos ejemplos en un grupo grande. Sin embargo, esta distribución uniforme no siempre conduce a un mejor coeficiente.


          Figura 1. Un análisis de silueta de tres valores k diferentes. La línea discontinua indica el coeficiente promedio para ese modelo.

          Nota
          : Dependiendo de la herramienta de gráficos y el número de ejemplos de datos, los ejemplos de cada clúster pueden no ser fáciles de distinguir visualmente y, en su lugar, pueden fusionarse en una sola forma sólida.

          Información adicional

          Para obtener más información sobre las métricas de evaluación de agrupación en clústeres, consulte este sitio.

        • Evaluación de modelos de clúster

      • 7.4 Experiencia práctica: detección de objetos con Custom Vision

        Vamos a llevar a cabo una experiencia práctica, basada en el curso oficial de Microsoft AI Fundamentals (AI-900). Esta experiencia te permitirá conocer servicios de custom vision (detección de objetos) para crear un modelo personalizado de visión:


          • Seguir las instrucciones de:

      • 7.5 Laboratorio de ideas: uso empresarial de Vision

      • 7.6 Revisión de conocimientos