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Deep Learning · 7.º Frameworks: PyTorch y TensorFlow

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Portada de Frameworks: PyTorch y TensorFlow

Frameworks: PyTorch y TensorFlow

✦ Un framework libera al investigador de escribir el cálculo diferencial a mano: ofrece tensores acelerados, autodiferenciación y bloques reutilizables · Deep Learning · Inteligencia Artificial · y te lleva 5 minutos

Roadwise Consulting

Firmado y verificado · Fernando Castro

Objetivo: Definir, entrenar y guardar un modelo profundo en un framework moderno, manejando tensores, autodiferenciación, bucles de entrenamiento y serialización de pesos.

5 min 18–30 años
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Frameworks: PyTorch y TensorFlow

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Frameworks de deep learning

PyTorch desde cero
Vídeo en español que construye paso a paso un modelo con tensores y autodiferenciación.

El tensor como unidad

Todo dato y todo parámetro es un tensor: un array multidimensional con un dispositivo asociado. Las operaciones entre tensores se registran en un grafo que hará posible la retropropagación.

Definir el modelo

  • Se componen capas o módulos en una clase que describe el pase hacia delante.
  • Los parámetros aprendibles quedan registrados automáticamente.
  • El mismo esqueleto sirve para CPU, GPU o varias tarjetas.

Autodiferenciación

El framework construye el grafo de operaciones y aplica la regla de la cadena por ti. Solo programas el avance; el gradiente llega con llamar a retroceder, sin derivadas manuales.

Cubos de datos fluyen hacia bloques de capas conectados por flechas de avance, con una flecha curva que regresa indicando la retropropagación automática.
El framework registra el grafo de operaciones: programas el pase hacia delante y el gradiente llega solo.

El bucle de entrenamiento

Cada iteración limpia gradientes, avanza el lote, calcula la pérdida, retropropaga y actualiza con el optimizador. Ese ciclo de cinco pasos, repetido por épocas, es el corazón de todo entrenamiento.

Pérdida y optimizador

Se elige una función de pérdida acorde a la tarea y un optimizador que combine el gradiente con su tasa de aprendizaje. La mayoría de decisiones de ajuste viven en estas dos piezas.

Datos y lotes

Un dataset expone muestras y un dataloader las agrupa en lotes, los baraja y los carga en paralelo. Alimentar bien la tubería de datos suele marcar la velocidad tanto como la propia red.

Guardar y cargar

Se serializan los pesos —el estado del modelo— y a veces también la arquitectura. Un checkpoint permite reanudar un entrenamiento interrumpido o exportar el modelo entrenado para servirlo.

Elegir framework

PyTorch domina la investigación por su estilo imperativo y natural; TensorFlow aportó despliegue robusto y herramientas como TFLite. Ambos son maduros; la decisión suele ser de ecosistema y equipo.

Errores frecuentes

  • Olvidar poner los gradientes a cero en cada iteración y acumular los del paso anterior, sesgando la actualización.
  • Mover el modelo y los datos a dispositivos distintos, mezclando CPU y GPU, y provocar errores o lentitud.
  • Confundir guardar la arquitectura con guardar solo los pesos, y no poder recargar el modelo entrenado.

Ejemplo resuelto: el ciclo de cinco pasos

Vas a entrenar tu primera red en PyTorch y la pérdida no baja. Revisas el bucle de entrenamiento paso a paso:

  1. Limpiar los gradientes acumulados del paso anterior con cero_grad.
  2. Avanzar el lote por el modelo para obtener la predicción.
  3. Calcular la pérdida comparando predicción y etiquetas.
  4. Retropropagar con backward para poblar los gradientes.
  5. Actualizar los pesos con el optimizador y repetir por épocas.

¿Para qué sirve en la realidad?

Manejar un framework es el oficio diario del deep learning aplicado: casi nadie escribe ya la retropropagación a mano, y dominar tensores, bucle y checkpoints es lo que separa una idea de un modelo entrenado y desplegado.

En un framework moderno, ¿qué hace la autodiferenciación por el programador?

Guardar el estado de un modelo suele implicar serializar sus parámetros aprendibles en un checkpoint.

Frameworks

Array multidimensional con dispositivo asociado
tensor
Registro de operaciones que permite derivar
grafo
Paso del bucle que borra gradientes acumulados
cero grad
Archivo con los pesos para reanudar o servir
checkpoint
Framework imperativo favorito en investigación
pytorch

Toca una tarjeta para ver la respuesta.

Ordena los pasos del bucle de entrenamiento de un framework:

Arrastra cada ficha a su categoría (o tócala y luego toca la categoría). También puedes usar el teclado.

Une cada pieza del framework con su función.

      Declarar, dejar que derive

      • Frameworks de deep learning
        • Tensor
          • datos y pesos
            • en CPU o GPU
            • Modelo
              • capas compuestas
                • parámetros registrados
                • Bucle
                  • limpiar
                    • avanzar
                      • retroceder
                        • actualizar
                        • Guardar
                          • checkpoint de pesos
                            • reanudar o servir

                          Tu entrenamiento va lento aunque la GPU apenas se usa. Mirando el bucle y el dataloader, ¿qué dos cuellos de botella sospechas y cómo los comprobarías?

                          Tu texto se guarda sólo en este dispositivo.

                          Las respuestas y tu progreso se guardan sólo en este dispositivo. Contenido firmado por su autoría mediante Lumbre.

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