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De modelos lingüísticos a solucionadores de problemas: El auge del aprendizaje en contexto en el viaje de la IA hacia la resolución de problemas

Resumen

El aprendizaje en contexto es una técnica utilizada para mejorar el rendimiento de los modelos lingüísticos en el manejo de la información contextual mediante la incorporación de contexto adicional durante la fase de entrenamiento. El aprendizaje en contexto dota a los modelos lingüísticos de una mayor comprensión del contexto, mejores habilidades de razonamiento e inferencia y capacidades de resolución de problemas adaptadas. El aprendizaje en cadena es una técnica muy utilizada en el aprendizaje en contexto que ayuda a los modelos lingüísticos a entender el contexto y a pensar de forma lógica siguiendo una cadena de ejemplos relacionados.

 

Los modelos lingüísticos son algoritmos de IA creados para capacitar a los ordenadores en la comprensión y Inteligencia Artificial generación del lenguaje humano. Son como aprendices de idiomas inteligentes que aprenden de mucho texto escrito y se vuelven expertos en predecir las siguientes palabras o frases de una oración. Mediante el análisis de patrones y características del lenguaje escrito, estos algoritmos adquieren la capacidad de generar texto con sentido según el contexto dado.

Los modelos lingüísticos son extremadamente valiosos en una amplia variedad de aplicaciones de IA, como la traducción de idiomas, el desarrollo de chatbots, el análisis de sentimientos y la generación de textos.

Limitaciones de los modelos lingüísticos

A pesar de sus capacidades, los modelos lingüísticos tienen limitaciones, especialmente en tareas de resolución de problemas. Estas limitaciones surgen de su dependencia de los datos existentes y de la falta de conocimientos de sentido común. En consecuencia, tienen dificultades con situaciones nuevas o poco comunes que requieren una comprensión contextual o un razonamiento basado en el sentido común.

Por ejemplo, les cuesta comprender problemas matemáticos y hacer inferencias lógicas más allá de las asociaciones superficiales. También tienen problemas con la ambigüedad y los significados de varias palabras, lo que les lleva a dar respuestas técnicamente correctas pero semánticamente incoherentes.

Además, su limitada comprensión del contexto puede hacer que den respuestas que no coincidan con el tono o el estilo deseados. Además, tienen dificultades para mantener discusiones coherentes y lógicas durante las conversaciones en curso.

Sin embargo, estos problemas pueden resolverse incorporando información contextual. Una técnica muy utilizada para incorporar esta información es el aprendizaje en contexto.

Aprendizaje en contexto

En IA, el aprendizaje en contexto se refiere al proceso de preentrenamiento o puesta a punto de modelos lingüísticos en tareas específicas para mejorar su rendimiento en el manejo de la información contextual. Consiste en incorporar contexto adicional durante la fase de entrenamiento para mejorar la comprensión de situaciones específicas por parte de los modelos.

Al perfeccionar los modelos con datos de tareas o dominios específicos, el aprendizaje en contexto ayuda a los modelos a comprender mejor el contexto, mejorar su capacidad de razonamiento y manejar las complejidades del mundo real.

Este enfoque permite a los modelos lingüísticos generar respuestas más precisas y relevantes para el contexto, mejorando así su capacidad de resolución de problemas.

Aprendizaje en contexto en modelos lingüísticos

El aprendizaje en contexto en los modelos lingüísticos, también conocido como aprendizaje de pocos disparos o de pocos disparos, es una técnica en la que se presentan al modelo avisos y respuestas como contexto antes de realizar una tarea. Por ejemplo, para entrenar un modelo lingüístico que genere chistes imaginativos e ingeniosos.

Podemos aprovechar el aprendizaje en contexto exponiendo el modelo a un conjunto de datos de sugerencias de chistes y sus correspondientes remates:

  • Pregunta 1: “¿Por qué los científicos no confían en los átomos? Respuesta: “¡Porque lo componen todo!
  • Pregunta 2: “¿Cómo se llama un oso sin dientes? Respuesta: “¡Un osito de goma!”
  • Pregunta 3: “¿Por qué ganó un premio el espantapájaros?” Respuesta: “¡Porque destacaba en su campo!”.

Al entrenarse en distintos tipos de chistes, el modelo comprende cómo funciona el humor y es capaz de crear sus propios chistes ingeniosos y divertidos.

El aprendizaje en contexto se propuso principalmente como alternativa al ajuste fino de un modelo lingüístico preentrenado en un conjunto de datos de una tarea específica, ya que ofrece varias ventajas sobre éste. A diferencia del ajuste fino, el aprendizaje en contexto no implica la actualización de los parámetros del modelo, lo que significa que el propio modelo no aprende nada nuevo. El aprendizaje en contexto, sin embargo, emplea indicaciones para preparar el modelo para la posterior inferencia dentro de una conversación o contexto específicos.

Este enfoque tiene dos ventajas principales: requiere menos datos específicos de la tarea y reduce el riesgo de sobreajuste al evitar el aprendizaje estrecho a partir de un conjunto limitado de datos de ajuste fino. De hecho, el aprendizaje en contexto permite que los modelos lingüísticos de gran tamaño demuestren un rendimiento competitivo en una serie de tareas de procesamiento del lenguaje natural (PLN), como la traducción y la respuesta a preguntas.

El desarrollo y la optimización de este tipo de instrucciones de pocos pasos se enmarcan ahora en el campo de estudio conocido como ingeniería de instrucciones.

Cómo el aprendizaje en contexto dota a los modelos lingüísticos de capacidad para resolver problemas

El aprendizaje en contexto capacita a los modelos lingüísticos para adaptarse a los requisitos de tareas o problemas específicos, lo que les permite ofrecer soluciones a medida. Facilita la integración de conocimientos específicos del dominio, mejorando la comprensión de los modelos de campos especializados y su capacidad para razonar y hacer inferencias dentro de esos dominios.

A continuación se mencionan algunas de las formas en que el aprendizaje en contexto dota a los modelos lingüísticos de capacidades de resolución de problemas.

Mayor comprensión del contexto: El aprendizaje en contexto proporciona a los modelos lingüísticos información contextual adicional específica del ámbito del problema. Esta información ayuda a los modelos a mejorar su comprensión de las complejidades y matices de los contextos del mundo real. Esto les permite generar respuestas más precisas y relevantes desde el punto de vista contextual.

Mejora del razonamiento y la inferencia: El aprendizaje en contexto capacita a los modelos para realizar razonamientos lógicos e inferencias, lo que les permite resolver problemas matemáticos y de razonamiento de sentido común complejos.

Capacidad de resolución de problemas a medida: El aprendizaje en contexto permite a los modelos lingüísticos integrar conocimientos específicos del dominio durante el proceso de formación. Esta integración dota a los modelos de conocimientos especializados y estrategias de resolución de problemas relevantes para dominios específicos. De este modo, están mejor equipados para enfrentarse a retos prácticos, proporcionar información relevante y ofrecer soluciones a medida para problemas específicos.

Soluciones interpretables: El aprendizaje en contexto permite a los modelos lingüísticos ofrecer un razonamiento paso a paso de su proceso de trabajo. Esta capacidad permite a los modelos lingüísticos no sólo resolver problemas de palabras, sino también ampliar sus habilidades para generar soluciones integrales paso a paso para dichos problemas.

Indicación de la cadena de pensamiento

El estímulo de la cadena de pensamiento es una técnica muy utilizada en el campo del aprendizaje en contexto. Esta técnica consiste en entrenar modelos lingüísticos proporcionándoles una serie de instrucciones y sus correspondientes respuestas interconectadas. Permite a los modelos comprender el contexto y pensar de forma lógica siguiendo una cadena de ejemplos relacionados. A continuación se ofrece un ejemplo de cadena de pensamiento para resolver un problema de matemáticas:

  • Consigna 1: “Estás organizando una fiesta y tienes que pedir pizzas. Cada pizza tiene 8 porciones. Si esperas 20 invitados y quieres que cada persona tenga al menos 2 porciones, ¿cuántas pizzas debes pedir?” Respuesta: “Para calcular el número de pizzas necesarias, dividimos el número total de porciones deseadas por el número de porciones por pizza. Así, 20 comensales x 2 porciones por comensal = 40 porciones”.
  • Pregunta 2: “Cada pizza tiene 8 porciones; ¿cuántas pizzas se necesitarían para proporcionar 40 porciones?”. Respuesta: “Para determinar el número de pizzas necesarias, dividimos el número total de porciones necesarias entre las porciones por pizza. Así, 40 porciones / 8 porciones por pizza = 5 pizzas”.
  • Pregunta 3: “Teniendo en cuenta que las pizzas se suelen vender como unidades enteras, ¿habría que redondearlas hacia arriba o hacia abajo?” Respuesta: “Dado que las pizzas se venden como unidades enteras, redondeamos hacia arriba al número entero más próximo”.

Por lo tanto, debería pedir 5 pizzas para asegurarse de que cada comensal recibe al menos 2 porciones. “Pizzas para garantizar que cada invitado reciba al menos 2 porciones”.

Con un montón de ejemplos de este tipo, podemos mejorar la capacidad de los modelos lingüísticos para resolver problemas matemáticos.

Así, el modelo lingüístico aprende a basarse en información previa y a generar respuestas más coherentes y contextualmente relevantes. Aprende a descomponer problemas complejos en subproblemas más pequeños y a entender las relaciones entre ellos.

Aplicaciones reales

El aprendizaje en contexto ha potenciado los modelos lingüísticos en diversas aplicaciones del mundo real. Algunas de estas aplicaciones son las siguientes

Sistemas de apoyo a la toma de decisiones

El aprendizaje en contexto puede convertir los modelos lingüísticos en sistemas de apoyo a la toma de decisiones en campos como la sanidad y las finanzas. Al tener en cuenta una serie de factores interconectados y sus implicaciones, el aprendizaje en contexto puede ofrecer recomendaciones más fundamentadas y ayudar en procesos de toma de decisiones complejos.

Análisis jurídico y político

El aprendizaje en contexto ha mostrado avances en el análisis jurídico y político. Los modelos lingüísticos pueden ahora seguir el flujo lógico de los argumentos jurídicos, analizar precedentes y generar documentos jurídicos coherentes. Pueden ayudar a abogados y responsables políticos a razonar casos complejos y formular argumentos bien fundados.

Resolución de problemas matemáticos

El aprendizaje en contexto ha mejorado considerablemente el rendimiento de los modelos lingüísticos en la resolución de problemas matemáticos. Técnicas como el guiado por la cadena de pensamiento permiten a los modelos generar soluciones paso a paso que imitan los procesos de razonamiento humano.

Gracias al aprendizaje en contexto, los modelos lingüísticos aprenden a dividir problemas complejos en pasos más sencillos, lo que les permite obtener resultados más precisos.

Generación de contenidos

El aprendizaje en contexto ha permitido a los modelos lingüísticos generar contenidos más coherentes y relevantes para el contexto. Ya se trate de escribir artículos, descripciones de productos o correos electrónicos personalizados, estos modelos pueden utilizar el contexto proporcionado para generar textos atractivos y de alta calidad.

Retos del aprendizaje en contexto

A pesar de sus muchas ventajas, el aprendizaje en contexto plantea algunos retos.

Ambigüedad e interpretación

Aunque el aprendizaje en contexto es fácil de aplicar, su flexibilidad puede plantear problemas a la hora de explicar el contexto a los modelos lingüísticos. Esto se debe a la ambigüedad inherente al lenguaje, que dificulta que los modelos comprendan el significado preciso y el contexto que hay detrás de la entrada. Esto puede dar lugar a posibles imprecisiones en su comprensión del contexto y en las respuestas subsiguientes.

Conocimientos específicos

Para que el aprendizaje en contexto sea eficaz, es necesario tener acceso a conocimientos específicos del ámbito y a estrategias de resolución de problemas. Incorporar conocimientos especializados y garantizar que los modelos puedan utilizarlos adecuadamente puede ser un reto, especialmente en dominios complejos.

Transparencia y explicabilidad

Aunque el aprendizaje en contexto permite a los modelos generar soluciones paso a paso, resulta crucial garantizar la transparencia y la explicabilidad. Los usuarios deben comprender los procesos de razonamiento empleados por los modelos y confiar en la precisión y fiabilidad de las soluciones generadas.

En resumen

El aprendizaje en contexto dota a los modelos lingüísticos de la capacidad de comprender y generar lenguaje humano incorporando información contextual. Aumenta su capacidad de resolución de problemas al mejorar su comprensión del contexto, sus habilidades de razonamiento e inferencia y la integración de conocimientos específicos del dominio.

Sin embargo, retos como la ambigüedad y la interpretación, la transparencia y la explicabilidad, y el conocimiento específico del dominio plantean obstáculos a la aplicación eficaz del aprendizaje en contexto.

Superar estos retos es esencial para liberar todo el potencial de los modelos lingüísticos en diversas aplicaciones del mundo real.

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Dr. Tehseen Zia
Profesor titular asociado, Universidad COMSATS de Islamabad (CUI)

El Dr. Tehseen Zia tiene un doctorado y más de 10 años de experiencia investigadora postdoctoral en Inteligencia Artificial (IA). Es profesor titular asociado y dirige la investigación sobre IA en la Universidad Comsats de Islamabad, y coinvestigador principal en el Centro Nacional de Inteligencia Artificial de Pakistán. En el pasado, trabajó como consultor de investigación en el proyecto Dream4cars, financiado por la Unión Europea.