El rol del Álgebra lineal en el desarrollo de algoritmos de machine learning
DOI:
https://doi.org/10.56048/MQR20225.8.4.2024.3693-3718Palabras clave:
Álgebra Lineal; Machine Learning; Redes Neuronales; Optimización AlgorítmicaResumen
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
Métricas
Cited
DOI: 10.56048
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
Publicado
Cómo citar
Número
Sección
Categorías
Licencia
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución 4.0.
Los autores se comprometen a respetar la información académica de otros autores, y a ceder los derechos de autor a la Revista MQRInvestigar, para que el artículo pueda ser editado, publicado y distribuido. El contenido de los artículos científicos y de las publicaciones que aparecen en la revista es responsabilidad exclusiva de sus autores. La distribución de los artículos publicados se realiza bajo una licencia