El rol del Álgebra lineal en el desarrollo de algoritmos de machine learning

Autores/as

DOI:

https://doi.org/10.56048/MQR20225.8.4.2024.3693-3718

Palabras clave:

Álgebra Lineal; Machine Learning; Redes Neuronales; Optimización Algorítmica

Resumen

En el campo del aprendizaje automático, el álgebra lineal se ha consolidado como una herramienta matemática fundamental para el desarrollo y la optimización de algoritmos, permitiendo modelar y manipular grandes cantidades de datos de manera eficaz. Para abordar este objetivo, se realizó una revisión exhaustiva de la literatura relevante, centrada en estudios recientes y experimentos empíricos que demuestran la aplicación y el impacto de estas operaciones en modelos de machine learning. A través de un análisis detallado de los conceptos clave y su relación con algoritmos específicos, se examinaron las principales operaciones de álgebra lineal y cómo estas sustentan tareas críticas en machine learning, como la propagación hacia adelante y la retropropagación en redes neuronales y la reducción de dimensionalidad en PCA. Los resultados de la revisión confirman que el álgebra lineal no solo es fundamental para el funcionamiento de los algoritmos, sino que su comprensión profunda puede conducir a mejoras significativas en términos de eficiencia y precisión. La implementación eficiente de estas operaciones permite optimizar los recursos computacionales y mejorar la capacidad de generalización de los modelos, aspectos críticos para el tratamiento de datos complejos y de gran volumen. En conclusión, el dominio del álgebra lineal es indispensable para quienes buscan optimizar y entender mejor los modelos de machine learning. Además, la investigación futura en esta área puede abrir nuevas posibilidades para desarrollar algoritmos más rápidos y precisos, así como soluciones innovadoras para los desafíos de escalabilidad y estabilidad numérica que enfrenta el campo actualmente.

 

Descargas

Los datos de descargas todavía no están disponibles.

Métricas

Cargando métricas ...

    Cited

    DOI: 10.56048DOI

Biografía del autor/a

Raquel Johanna Moyano-Arias, UNIVERSIDAD NACIONAL DE CHIMBORAZO

Ing. en Sistemas y Computación, MSc.
Docente de la Facultad de Ingeniería Carrera de Ciencia de Datos
e Inteligencia Artificial
Riobamba-Ecuador

Edgar Gualberto Salazar-Alvarez, ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL CHIMBORAZO

Ing. en Sistemas, Mgs
Docente de las carreras de Tecnologías de la Información y Minas
Macas – Ecuador

Víctor Miguel Toalombo-Vargas, UNIVERSIDAD NACIONAL DE CHIMBORAZO

Ing. Automotriz/Administración y Producción Industrial, MSc.
Docente de la Facultad de Ingeniería Carreras de Industrial y Telecomunicaciones
Riobamba-Ecuador

Citas

Aguirre, C., y Bodero, E. (2024). Implementación del Método de Análisis de Componentes Principales (PCA) para la reducción de la dimensionalidad en los datos inmobiliarios de la ciudad de Riobamba. Dominio De Las Ciencias, 10(3), 2032–2051. https://doi.org/https://doi.org/10.23857/dc.v10i3.4022

Airam, L. (2023). Pronóstico de resección y esperanza de vida en glioblastoma mediante Machine Learning. RIULL: https://riull.ull.es/xmlui/handle/915/33256

Alcalá, J. (2024). Introducción a las matemáticas del aprendizaje automático profundo (Machine learning). Universidad de Sevilla: https://biblus.us.es/bibing/proyectos/abreproy/95148/descargar_fichero/TFG-5148+Alcal%C3%A1+Palomo.pdf

Arana, C. (2021). Redes neuronales recurrentes: Análisis de los modelos especializados en datos secuenciales. UCEMA. https://www.econstor.eu/bitstream/10419/238422/1/797.pdf

Barona, R., Bayas, Á., Cevallos, R., Guallichico, W., Guamán, D., Guerrero, F., . . . Toapanta, O. (2023). Python una escalera para el desarrollo de la inteligencia artificial en el proceso enseñanza y aprendizaje de las matemáticas. Dominio De Las Ciencias, 9(4), 363-374. https://doi.org/https://doi.org/10.23857/dc.v9i4.3594

Benavides, I., y Cárdenas, A. (2021). Explicación del crecimiento económico en la Economía Popular y Solidaria mediante la aplicación del modelo econométrico de Regresión Lineal y Múltiple. Revista Publicando, 8(28), 74-84. https://doi.org/https://doi.org/10.51528/rp.vol8.id2163

Betancur, A., Jiménez, R., Parraguez, M., y Roa, S. (2023). Estructuras y mecanismos mentales que desde una perspectiva geométrica modelan y articulan el aprendizaje de valor y vector propio en R2. Revista latinoamericana de investigación en matemática educativa, 25(1), 63-92. https://doi.org/https://doi.org/10.12802/relime.22.2513

Botana, J. (2023). Máquinas de Vector Soporte. Universidad Computense Madrid: https://docta.ucm.es/entities/publication/7d29b181-74f6-4483-98cb-26ac399b428d

Buitrago, F., Castillos, L., Castrillón, O., Loaiza, S., y Muñoz, Y. (2020). Desarrollo de una aplicación para la predicción de ingredientes y recetas de cocina mediante TensorFlow y máquinas de vectores de soporte. Revista Ingenierías Universidad De Medellín, 19(37), 195-215. https://doi.org/https://doi.org/10.22395/rium.v19n37a10

Buñay, C. (2023). Proyecciones ortogonales y sus aplicaciones. ESPOCH: http://dspace.espoch.edu.ec/handle/123456789/19835

Calvo, J. (2022). Multiplicación de Matrices: La importancia de un algoritmo. Europeanvalley: https://europeanvalley.es/noticias/multiplicacion-de-matrices-la-importancia-de-un-algoritmo/

Camacho, T. (2021). Estudio cognitivo para la construcción de los conceptos subespacio invariante, vector propio y valor propio a partir del trabajo matemático de profesores. Cinvestav: https://www.researchgate.net/profile/Gisela-Camacho-2/publication/358692503_ESTUDIO_COGNITIVO_PARA_LA_CONSTRUCCION_DE_LOS_CONCEPTOS_SUBESPACIO_INVARIANTE_VECTOR_PROPIO_Y_VALOR_PROPIO_A_PARTIR_DEL_TRABAJO_MATEMATICO_DE_PROFESORES/links/620f47c14be28e145c9d

Capuñay, D., Delgado, J., Estela, R., Incio, F., y Vergara, S. (2021). Diseño e implementación de una red neuronal artificial para predecir el rendimiento académico en estudiantes de Ingeniería Civil de la UNIFSLB. REVISTA VERITAS ET SCIENTIA, 10(1), 107-117. https://doi.org/https://doi.org/10.47796/ves.v10i1.464

Carmona, A. (2023). Plataforma de análisis de imágenes satelitales para el descubrimiento de recursos hídricos mediante la aplicación de técnicas basadas en inteligencia artificial. Universidad de Salamanca: https://gredos.usal.es/bitstream/handle/10366/158770/PDII_CarmonaBaleaA_Im%c3%a1genes.pdf?sequence=6&isAllowed=y

Carrero, J. (2020). Introducción a la computación numérica usando la herramienta Scilab: Un texto para estudiantes de matemáticas aplicadas a ciencias e ingeniería. UNAL: https://repositorio.unal.edu.co/handle/unal/78483

Costanzo, M. (2024). Estudio de viabilidad de SYCL como modelo de programación unificado para sistemas heterogéneos basados en GPUs en bioinformática. SEDICI: https://sedici.unlp.edu.ar/handle/10915/164928

Cuenca, C. (2022). Implementación de un modelo de enseñanza aprendizaje incorporando software libre para mejorar el rendimiento académico en transformaciones lineales de estudiantes de primer nivel de la Universidad de las Fuerzas Armadas. ESPOCH: http://dspace.espoch.edu.ec/handle/123456789/17282

Díaz, J., y Lapierre, M. (2024). Implementación de Support Vector Machine para el análisis de la incidencia del dengue. Matemática, 22(1), 1-23. http://www.revistas.espol.edu.ec/index.php/matematica/article/view/1232/1031

Díaz, M., Poler, R., y Velastegui, R. (2023). Aplicación de algoritmos de aprendizaje automático a sistemas robóticos multiagente para la programación y control de operaciones productivas y logísticas: una revisión de la literatura reciente. Dirección y Organización(80), 60-70. https://doi.org/https://doi.org/10.37610/dyo.v0i80.643

Doshi, P., Kurani, A., y Vakharia, A. (2023). Un estudio comparativo exhaustivo de las redes neuronales artificiales (RNA) y las máquinas de vectores de soporte (SVM) en la previsión de acciones. Ann Data Sci(10), 183-208. https://doi.org/https://doi.org/10.1007/s40745-021-00344-x

Escobar, J. (2022). Detección de fallas en cajas de engranajes utilizando el método de aprendizaje de máquinas Support Vector Machine (SVM). Politécnica de Chimborazo: http://dspace.espoch.edu.ec/handle/123456789/16949

Escribano, Y. (2024). Diseño e implementación de herramientas para la caracterización de información genómica asociada a enfermedades raras mediante redes neuronales artificiales. Universitat Politècnica de València: https://riunet.upv.es/handle/10251/210903

Gañán, F. (2021). Clasificación de imágenes de eventos empleando descriptores basados en frecuencia. Universidad de Sevilla: https://biblus.us.es/bibing/proyectos/abreproy/93605/descargar_fichero/TFG-36005+GA%C3%91%C3%81N+ONIEVA%2C+FRANCISCO+JAVIER.pdf

García, R. (2021). El perceptrón: Una red neuronal artificial para clasificar datos. Revista de Investigación en Modelos Matemáticos aplicados a la Gestión y la Economía, I(8), 1-14. https://www.economicas.uba.ar/wp-content/uploads/2016/04/Garcia-Roberto-1.pdf

Hernández, J., Mariano, V., y Núñez, F. (2023). Propuesta para Encontrar una ruta más Corta en un Entorno de Búsqueda 2D. Ciencia Latina Revista Científica Multidisciplinar, 7(4), 6798-6810. https://d1wqtxts1xzle7.cloudfront.net/107673243/11246-libre.pdf?1700674294=&response-content-disposition=inline%3B+filename%3DPropuesta_para_Encontrar_una_ruta_mas_Co.pdf&Expires=1730409007&Signature=SHup2oJwKr6mBvSF~zfM~K4ol8w0wh5tbIcD1bgiF72G6pDewbEuXN-

Holgado, G., y Pomboza, G. (2020). Análisis de exactitud de reconocimiento gestual aplicando SVM y k-NN en señales EMG. RISTI(E38), 15-28. https://www.researchgate.net/profile/Juan-Holgado-Terriza/publication/347495405_Analisis_de_exactitud_de_reconocimiento_gestual_aplicando_SVM_y_k-NN_en_senales_EMG/links/5fde3603a6fdccdcb8e57e25/Analisis-de-exactitud-de-reconocimiento-gestual-aplicando-SV

Jaquehua, X., Paricela, A., Ramos, J., y Torres, P. (2022). Emotion identification system through facial recognition using artificial intelligence. Innovación y Software, 3(2), 140-150. https://revistas.ulasalle.edu.pe/innosoft/article/view/74

Jiménez, J. (2023). Desarrollo de una Aplicación Didáctica en Álgebra Lineal: Matrices, Sistemas y Determinantes. Universidad Politécnica de Madrid. https://oa.upm.es/74938/1/TFG_JAIME_JIMENEZ_JIMENEZ.pdf

Lozano, L. (2024). Implementación de un sistema de Control Activo de Ruido Multicanal usando redes neuronales con entrenamiento on-line basado en la técnica de retro-propagación. Universitat Politècnica de València: https://riunet.upv.es/handle/10251/208788

Marciel, Z., Salas, F., Sanchez, C., Sanchez, G., y Santana, J. (2023). Aplicación de modelos de Machine Learning para la planificación de la demanda en la empresa CBC Peruana S.A.C. OESAN: https://repositorio.esan.edu.pe/items/cb862ea2-4856-407f-94e8-02f28ff0cc9f

Martín, A., Paralera, C., y Tenorio, Á. (2021). Un breve recorrido histórico por el álgebra lineal y algunas de sus aplicaciones a la economía. Divulgaciones Matemáticas, 22(1), 64-89. https://www.produccioncientificaluz.org/index.php/divulgaciones/article/download/36565/39345/

Martínez, C. (2023). Curso de álgebra lineal. Teoría con aplicaciones a la economía. Universidad Nacional Autónoma de México. https://books.google.es/books?hl=es&lr=&id=8E-5EAAAQBAJ&oi=fnd&pg=PT3&dq=El+%C3%A1lgebra+lineal+es+una+rama+de+las+matem%C3%A1ticas+que+se+centra+en+el+estudio+de+vectores,+matrices,+sistemas+de+ecuaciones+lineales+y+transformaciones+lineales.+&ots=UXeWl8

Molina, F. (2023). Inteligencia artificial para diagnóstico automático de osteorradionecrosis. Universidad Loyola: https://repositorio.uloyola.es/handle/20.500.12412/4303

Nabi, I. (2021). Supuestos del modelo clásico de regresión lineal y de los modelos lineales generalizados. Marxist Philosophy of Science: https://marxistphilosophyofscience.com/wp-content/uploads/2021/09/supuestos-del-modelo-clasico-de-regresion-lineal-y-de-los-modelos-lineales-generalizados-isadore-nabi.pdf

Nieto, A. (2021). Análisis de componentes principales disjuntas por medio de optimización por enjambre de partículas y sus aplicaciones. Universidad de Salamanca: https://gredos.usal.es/handle/10366/149396

Nolasco, A. (2021). Métodos estadísticos avanzados: Modelos de Análisis de la varianza y covarianza. Materiales para la docencia no presencial. Universidad de Alicante: https://rua.ua.es/dspace/handle/10045/113651

Olmos, L. (2024). Soluciones Deep Learning para el aprendizaje con datos desbalanceados. Universidad de Valladolid: https://uvadoc.uva.es/handle/10324/68715

Orús, R., y Uriagereka, J. (2021). Sobre álgebra y sintaxis. Revista Española de Lingüística, 51(2), 79-92. https://dialnet.unirioja.es/servlet/articulo?codigo=8266157

Peredo, I., y Peredo, R. (2022). Aplicación web para práctica con vectores y soporte educativo bajo el modelo de Educación Basada en Web. Científica, 26(1), 1-11. https://doi.org/https://doi.org/10.46842/ipn.cien.v26n1a03

Pérez, F. (2021). Evolución histórica de los conceptos básicos del análisis matemático. Universidad de Granada. https://digibug.ugr.es/bitstream/handle/10481/75752/Historia_Matematicas%20%281%29.pdf?sequence=1&isAllowed=y

Pernice, S. (2020). Serie de machine learning: Revisión de álgebra lineal 1. UCEMA. https://www.econstor.eu/bitstream/10419/238361/1/736.pdf

Pernice, S. (2024). Descomposición en valores singulares y análisis de factores en ciencias humanas y sociales. Revista De Métodos Cuantitativos Para La Economía Y La Empresa, 37, 1-29. https://doi.org/https://doi.org/10.46661/rev.metodoscuant.econ.empresa.8004

Pernice, S. (2024). El problema de la reducción dimensional. Análisis de Componentes Principales (PCA). Revista Mutis, 14(1), 1-21. https://doi.org/https://orcid.org/0009-0003-2860-9934

Pineda, C. (2022). Aprendizaje automático y profundo en Python. RA-MA. https://books.google.es/books?hl=es&lr=&id=NEi9EAAAQBAJ&oi=fnd&pg=PA7&dq=Un+conjunto+de+datos+puede+representarse+como+una+matriz,+donde+cada+fila+corresponde+a+una+muestra+y+cada+columna+a+una+caracter%C3%ADstica.&ots=b3yZ8Aj8K8&sig=tLYVnkTfyOn-JmbPc-IqR

Pizarra, S. (2021). Una secuencia didáctica para la enseñanza de la transformación lineal: unificación de métodos y problemas, modelización y explicitación del aprendizaje. Revista latinoamericana de investigación en matemática educativa, 23(3), 271-310. https://doi.org/https://doi.org/10.12802/relime.20.2331

Ranquel, H. (2019). Regresión Lineal Simple y Múltiple. Cloud: https://d1wqtxts1xzle7.cloudfront.net/65607299/escrito_regresion_lineal-

libre.pdf?1612470324=&response-content-disposition=inline%3B+filename%3DRegresion_Lineal_Simple_y_Multiple.pdf&Expires=1730483792&Signature=YghBzZFJoFfex5OnjI1wSCC~r3k2CyMsmUzsekmI1qz

Ríos, A., Tapia, M., Vázquez, J., y Villegas, A. (2024). Análisis estadístico comparativo de regresión lineal múltiple y análisis de componentes principales en una variable de respuesta en presencia de multicolinealidad (comparative statistical analysis of multiple linear regression and principal components ana. Pistas Educativas, 45(147). https://pistaseducativas.celaya.tecnm.mx/index.php/pistas/article/view/3379

Rodríguez, S. (2020). Investigación de diseño en la enseñanza del concepto de vector. Una aproximación para el diseño de tareas. Instituto Politécnico Nacional. https://repositorio.cinvestav.mx/bitstream/handle/cinvestav/4035/SSIT0019034.pdf?sequence=1

Rosales, S., y Jiménez, H. (2021). Inicios de un aprendizaje automático cuántico. Revista Nthe, 117-128. https://www.researchgate.net/profile/Sandra-Rosales/publication/381120374_Inicios_de_un_aprendizaje_automatico_cuantico/links/665e13062f32b240a5638225/Inicios-de-un-aprendizaje-automatico-cuantico.pdf

Sigler, L. (2023). Álgebra. Reverté. https://www.google.com.ec/books/edition/%C3%81lgebra/TT3aEAAAQBAJ?hl=es&gbpv=1&dq=Propiedades+de+la+multiplicaci%C3%B3n+de+matrices:&pg=PA213&printsec=frontcover

Torres, G. (2023). Análisis de regresión lineal: codificación e interpretación. GREDOS: https://gredos.usal.es/handle/10366/152941

Trías, J. (2024). Aprendizaje automático aplicado a la detección de malware y de ciberataques. Universitat Oberta de Catalunya: https://openaccess.uoc.edu/handle/10609/150576

Velasco, J. (2024). Machine learning: Fundamentos, algoritmos y aplicaciones para los negocios, industria y finanzas. Diaz de Santos. https://books.google.es/books?hl=es&lr=&id=eMYpEQAAQBAJ&oi=fnd&pg=PR11&dq=El+aprendizaje+autom%C3%A1tico,+una+rama+de+la+inteligencia+artificial,+ha+crecido+exponencialmente+en+las+%C3%BAltimas+d%C3%A9cadas+gracias+a+los+avances+en+potencia+computacional,

Vielba, Á. (2020). Propuesta didáctica para la enseñanza en bachillerato de la noción de matriz como tranformación geométrica a través de herramientas tecnológicas visuales. Universidad de Velladolid: https://uvadoc.uva.es/handle/10324/43426

Villaplana, M. (2023). Innovación docente en matemáticas: álgebra y visión artificial. Universidad Rey Juan Carlos; : https://burjcdigital.urjc.es/handle/10115/26411

Descargas

Publicado

2024-11-08

Cómo citar

Moyano-Arias, R. J., Salazar-Alvarez, E. G., & Toalombo-Vargas, V. M. (2024). El rol del Álgebra lineal en el desarrollo de algoritmos de machine learning. MQRInvestigar, 8(4), 3693–3718. https://doi.org/10.56048/MQR20225.8.4.2024.3693-3718

Artículos más leídos del mismo autor/a