Resumen de Deep neuroevolution: Smart city applications
Andrés Camero
El interés por desarrollar redes neuronales artificiales ha resurgido de la mano del Aprendizaje Profundo. En términos simples, el aprendizaje profundo consiste en diseñar y entrenar una red neuronal de gran complejidad y tamaño con una inmensa cantidad de datos. Esta creciente complejidad propone nuevos desafíos, siendo de especial relevancia la optimización del diseño dado un problema. Tradicionalmente, este problema ha sido resuelto en una combinación de conocimiento experto (humano) con prueba y error. Sin embargo, conforme la complejidad aumenta, este acercamiento se vuelve ineficiente (e impracticable).
Esta tesis doctoral aborda el diseño de redes neuronales recurrentes (RNN), un tipo de red neuronal profunda, desde la neuroevolución. Concretamente, se combinan técnicas de aprendizaje automático con metaheurísticas avanzadas, con el fin de proveer una solución eficaz y eficiente. Por otra parte, se aplican las técnicas desarrolladas a problemas de la ciudad inteligente.
Particularmente, la contribución de esta tesis se centra en cuatro aspectos: Primero, proponemos la técnica Mean Absolute Error Random Sampling (MRS) para estimar el rendimiento de una RNN, la cual se basa en la distribución del error observado en un muestreo aleatorio. Nuestros resultados muestran que MRS es una estimación fiable y de bajo coste computacional para predecir el rendimiento de una RNN. Segundo, diseñamos un algoritmo evolutivo (RESN) que explota MRS para optimizar la arquitectura de una RNN. RESN muestra resultados competitivos a la vez que reduce significativamente el tiempo. Tercero, en el contexto de la aplicación, proponemos soluciones para problemas de movilidad, electricidad y gestión de residuos inteligente, y hemos revisado el estado del arte de la ciudad inteligente y su relación con la informática. Cuarto, hemos desarrollado la biblioteca de software Deep Learning OPTimization (DLOPT), la cual está disponible bajo la licencia GNU GPL v3. Ésta contiene la mayor parte del trabajo realizado en esta tesis.
