Prof. Carlos Mendoza — ESPOL
¡Bienvenido a la plataforma de simulaciones de la carrera de Ciencia de Datos e Inteligencia Artificial! Aquí vas a experimentar de forma interactiva los métodos que usamos para modelar incertidumbre, entrenar modelos y tomar decisiones inteligentes. Empieza por Monte Carlo, es la base de casi todo.
Módulos de Simulación
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Simulaciones Monte Carlo
Aprende a estimar valores, cuantificar incertidumbre y tomar decisiones usando muestreo aleatorio. Base fundamental en IA moderna.
InteractivoRedes Neuronales
Visualiza cómo una red aprende, propaga errores y ajusta pesos. Simulación simplificada de forward y backward pass.
PróximamenteSimulación Estadística
Distribuciones, teorema del límite central, bootstrap y estimación de parámetros mediante simulación.
DisponibleReinforcement Learning
Exploración vs explotación, Q-learning simplificado y cómo Monte Carlo se usa para estimar retornos.
ConceptosProf. Carlos Mendoza
Las Simulaciones Monte Carlo nos permiten estimar valores complejos generando muchos escenarios aleatorios. En IA las usamos para cuantificar incertidumbre en predicciones, explorar políticas en Reinforcement Learning y generar muestras de distribuciones difíciles.
Estimación de π con Monte Carlo
Clásico experimento: lanzamos puntos aleatorios en un cuadrado y contamos cuántos caen dentro del círculo inscrito.
Por lo tanto: π ≈ 4 × (puntos dentro / total de puntos)
¿Por qué funciona?
Mientras más puntos generamos, la proporción de puntos que caen dentro del círculo se acerca más al valor real de π/4 (Ley de los Grandes Números). Esta misma idea se usa en IA para estimar esperanzas, gradientes e integrales que no tienen solución analítica.
Prof. Carlos Mendoza
Las redes neuronales aprenden ajustando miles (o millones) de parámetros. Aquí verás una versión simplificada de cómo el error se propaga hacia atrás y cómo los pesos se actualizan.
Red Neuronal — Visualización Conceptual
Módulo en desarrollo. Próximamente: simulación interactiva de forward/backward pass.
Qué verás aquí pronto
- Arquitectura simple (entrada → oculta → salida)
- Propagación hacia adelante con activaciones
- Cálculo de gradientes (backpropagation)
- Actualización de pesos con diferentes learning rates
Prof. Carlos Mendoza
La simulación estadística nos permite entender el comportamiento de estimadores y la incertidumbre de nuestros modelos. Aquí puedes ver el Teorema del Límite Central en acción.
Teorema del Límite Central
Aunque la población no sea normal, la distribución de las medias muestrales se acerca a una normal cuando n es grande.
Prof. Carlos Mendoza
En Reinforcement Learning, Monte Carlo se usa para estimar el retorno esperado de una política. El agente aprende a base de episodios completos y promedia las recompensas obtenidas.
Monte Carlo en Reinforcement Learning
Conceptos clave que verás en la carrera
Exploración vs Explotación
El agente debe balancear probar acciones nuevas (exploración) y usar lo que ya sabe que funciona (explotación). Métodos como ε-greedy y Upper Confidence Bound (UCB) resuelven este dilema.
Estimación de Retornos
Monte Carlo promedia los retornos de muchos episodios para estimar V(s) o Q(s,a). No necesita modelo del entorno, solo experiencia.
On-policy vs Off-policy
On-policy aprende de la política que está ejecutando. Off-policy (como Q-learning) puede aprender de datos generados por otra política.
Conexión con IA generativa
Técnicas de sampling (incluyendo Monte Carlo) son fundamentales en modelos generativos, MCMC y en la evaluación de políticas en agentes.
Fundamentos Teóricos
Resumen de conceptos que se enseñan en la carrera de Ciencia de Datos e IA — ESPOL
1. Ley de los Grandes Números
El promedio de una secuencia de variables aleatorias independientes e idénticamente distribuidas converge al valor esperado cuando el número de muestras tiende a infinito. Es la justificación teórica de Monte Carlo.
2. Teorema del Límite Central
La suma (o promedio) de muchas variables independientes se distribuye aproximadamente como una normal, independientemente de la distribución original (bajo ciertas condiciones).
3. Muestreo e Inferencia Bayesiana
Monte Carlo Markov Chain (MCMC), Importance Sampling y Particle Filters permiten aproximar distribuciones posteriores cuando no hay solución analítica. Muy usados en modelos probabilísticos de IA.
4. Cuantificación de Incertidumbre en Deep Learning
Dropout como aproximación bayesiana, ensembles, y métodos de Monte Carlo se usan para obtener intervalos de confianza en predicciones de redes neuronales.
Código Python de Referencia
Ejemplos listos para copiar y ejecutar en tu entorno (Colab, Jupyter, VS Code)