NeuralTools. Programa auxiliar de redes neuronales para Microsoft Excel. Versión 5.7 septiembre, Guía para el uso de

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1 Guía para el uso de NeuralTools Programa auxiliar de redes neuronales para Microsoft Excel Versión 5.7 septiembre, 2010 Palisade Corporation 798 Cascadilla St. Ithaca, NY EE.UU (fax) (página Web) (correo electrónico)

2 Copyright Copyright 2010, Palisade Corporation. Reconocimiento de marcas comerciales Microsoft, Excel y Windows son marcas comerciales registradas de Microsoft Corporation. IBM es una marca comercial registrada de International Business Machines, Inc. Palisade, TopRank, BestFit y RISKview son marcas comerciales registradas de Palisade Corporation.

3 Bienvenidos a NeuralTools para Excel Bienvenidos NeuralTools ofrece a Microsoft Excel el programa de modelación y análisis de datos estándar de la industria- un nuevo y eficaz grupo de herramientas de modelación. NeuralTools es un programa auxiliar de redes neuronales para Microsoft Excel que permite analizar datos en las hojas de cálculo de Excel y trabajar en el entorno familiar de Microsoft Office. Combinando un eficaz administrador de datos y los más modernos algoritmos de redes neuronales, NeuralTools ofrece lo mejor de dos mundos: la facilidad de uso y los informes de Microsoft Office, y las predicciones sólidas y precisas de las redes neuronales. Trabaje con la mayor comodidad Si sabe cómo usar Excel, sabrá usar NeuralTools. NeuralTools funciona como lo hace Excel, con barras de herramientas, menús y funciones personalizadas de hojas de trabajo, y todo ello dentro de Excel. A diferencia de los programas de redes neuronales de funcionamiento independiente, con NeuralTools no hay una pronunciada curva de aprendizaje ni costos iniciales de formación, porque se trabaja como usted trabaja en Excel. Los datos y variables están en hojas de cálculo de Excel. Puede usar fórmulas estándar de Excel para hacer cálculos así como tablas de pivote y ordenación de Excel. Los informes y gráficas de los análisis se ofrecen en el formato estándar de Excel y pueden utilizar todas las funciones de formato incorporadas de Excel. Bienvenidos a NeuralTools para Excel i

4 Análisis de NeuralTools Las redes neuronales son capaces de aprender complejas relaciones de datos. Al imitar las funciones de un cerebro, pueden diferenciar patrones de datos y luego extrapolar predicciones cuando se introducen nuevos datos. Los problemas en los que se usan redes neuronales se pueden dividir en dos grupos generales: Problemas de clasificación: Problemas en los que se trata de determinar el tipo de categoría al que pertenece un elemento desconocido. Como ejemplo están los diagnósticos médicos o las predicciones de capacidad de pago de un crédito. Problemas numéricos: Situaciones en las que debe predecir un resultado numérico específico. Como ejemplo están la previsión del precio de acciones o la predicción del nivel de ventas durante un periodo de tiempo futuro. Las redes neuronales se usan en una amplia variedad de aplicaciones, que incluyen: predicciones en el mercado de valores, asignación de riesgo en créditos y préstamos, detección de fraude crediticio, previsiones de ventas, previsiones comerciales en general, riesgo en inversiones, diagnósticos médicos, investigación científica y sistemas de control. NeuralTools incorpora los más modernos algoritmos de redes neuronales para hacer las mejores predicciones tanto en problemas de clasificación (denominados predicción de categoría en NeuralTools) como en problemas numéricos. ii Bienvenidos

5 Administración de datos en NeuralTools NeuralTools proporciona un completo administrador de conjuntos de datos y variables que funciona dentro de Excel, similar al que proporciona StatTools, el programa auxiliar estadístico para Excel creado por Palisade. Se puede definir un número ilimitado de conjuntos de datos, cada uno con las variables que desea analizar, directamente en los datos de Excel. NeuralTools evalúa inteligentemente los bloques de datos, sugiriendo nombres y tipos de variables así como ubicaciones de datos. Los conjuntos de datos y variables pueden residir en diferentes libros de trabajo y hojas de cálculo, permitiéndole organizar los datos como mejor le convenga. Luego, puede entrenar las redes neuronales que hacen referencia a las variables, en lugar de tener que seleccionar de nuevo los datos una y otra vez en Excel. Y las variables de NeuralTools no están limitadas en su tamaño a una sola columna de datos de una hoja de cálculo de Excel; puede usar la misma columna a lo largo de hasta 255 hojas de cálculo para una sola variable. Informes de NeuralTools Excel es ideal para informes y gráficos, y NeuralTools lo aprovecha al máximo. NeuralTools usa gráficos con formato de Excel, que se pueden personalizar fácilmente con nuevos colores, fuentes y texto. Los títulos de los informes, formato de los números y texto se puede cambiar como en cualquier hoja de cálculo estándar de Excel. Arrastre y coloque tablas y gráficas de los informes de NeuralTools directamente a sus propios documentos de otras aplicaciones. NeuralTools Industrial también incluye predicción en vivo, que permite calcular los valores de predicción cuando se introducen nuevos datos en la hoja de cálculo de Excel. Estos cálculos en vivo se producen automáticamente, como los demás recálculos de Excel. Bienvenidos a NeuralTools para Excel iii

6 Acceso y distribución de datos Excel tiene excelentes funciones de importación de datos, por lo que incorporar datos existentes a NeuralTools es muy fácil. Use las funciones estándar de Excel para importar datos de Microsoft SQL Server, Oracle, Microsoft Access o cualquier otra base de datos que respalde ODBC. Cargue datos de archivos de texto o de otras aplicaciones; si lo puede introducir en Excel, lo puede usar en NeuralTools. NeuralTools almacena todos los resultados y datos en libros de trabajo de Excel. Como con cualquier otro archivo de Excel, podrá enviar resultados y redes de NeuralTools a sus colegas. Compartir datos no puede ser más fácil. Las versiones Profesional e Industrial de NeuralTools NeuralTools se ofrece en dos versiones: Profesional e Industrial. Las diferencias son las siguientes: Los conjuntos de datos en NeuralTools Profesional están limitados a 1000 casos, mientras NeuralTools Industrial respalda conjuntos de datos de hasta 16,777,216 casos. La predicción en vivo, que permite calcular los valores de predicción cuando se introducen nuevos datos en la hoja de cálculo de Excel, sólo se ofrece en NeuralTools Industrial. Estos cálculos en vivo se producen automáticamente, como los demás recálculos de Excel. iv Bienvenidos

7 Índice Capítulo 1: Introducción 1 Introducción...3 El contenido del paquete...3 Lo que incluye el paquete...3 Información sobre esta versión...3 El sistema operativo...4 Cómo obtener ayuda...4 Requisitos del sistema de NeuralTools...6 Instrucciones para la instalación...7 Instrucciones generales de instalación...7 Configuración de los iconos y de los accesos directos de NeuralTools...8 Los programas de DecisionTools Suite...9 Activación del software...11 Capítulo 2: Introducción a NeuralTools 15 Introducción...17 Para qué sirven las redes neuronales?...17 NeuralTools y las redes neuronales...18 El menú y la barra de herramientas de NeuralTools...19 Conjuntos de datos y el Administrador de conjunto de datos...20 Entrenamiento de una red neuronal...22 Prueba de una red...27 Predicción...29 Informes y gráficas de NeuralTools...31 Utilidades de NeuralTools...32 Uso de NeuralTools con StatTools, Solver y Evolver...32 Capítulo 3: Guía de referencia de NeuralTools 35 Introducción...37 Referencia: Iconos de NeuralTools 39 La barra de herramientas de NeuralTools...39 Índice v

8 Referencia: Comandos del menú de NeuralTools 41 Introducción Iconos de los cuadros de diálogo Referencia de comandos El comando Administrador de conjunto de datos El comando Entrenar El comando Probar El comando Predecir Utilidades El comando Configuraciones de aplicación El comando Administrador de red neuronal El comando Utilidades de reemplazo de datos Información adicional sobre redes neuronales 87 Fundamentos de las redes neuronales Redes neuronales y métodos estadísticos La estructura de una red neuronal Predicción numérica y de categorías Entrenamiento de una red Procesamiento en computadora de las redes neuronales Tipos de redes neuronales Redes multinivel siempre hacia adelante La arquitectura MLF Entrenamiento de una red MLF Redes neuronales de regresión generalizada y redes neuronales probabilísticas Redes neuronales de regresión generalizada Redes neuronales probabilísticas Comparación de redes MLF y redes PN/GRN Transformación de valores de entrada Obras recomendadas Índice 109 vi

9 Capítulo 1: Introducción Introducción...3 El contenido del paquete...3 Lo que incluye el paquete...3 Información sobre esta versión...3 El sistema operativo...4 Cómo obtener ayuda...4 Requisitos del sistema de NeuralTools...6 Instrucciones para la instalación...7 Instrucciones generales de instalación...7 Configuración de los iconos y de los accesos directos de NeuralTools...8 Los programas de DecisionTools Suite...9 Activación del 4.5 Help System Palisade Corporation, 1999 Capítulo 1: Introducción 1

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11 Introducción Esta introducción describe los contenidos del paquete de NeuralTools y explica cómo instalar NeuralTools e incorporarlo a su copia de Microsoft Excel 2000 para Windows 2000 o posterior. El contenido del paquete El paquete de NeuralTools debe contener: El CD-ROM de NeuralTools o DecisionTools Suite, que incluye: El programa NeuralTools El tutorial de NeuralTools La Guía para el Uso de NeuralTools (este libro) en formato.pdf El Acuerdo de Licencia de NeuralTools Si el paquete que usted recibió no está completo, llame al vendedor o al distribuidor de NeuralTools, o póngase en contacto con Palisade Corporation directamente llamando al Lo que incluye el paquete NeuralTools se puede comprar como producto independiente o como parte de las versiones Profesional o Industrial de DecisionTools Suite. El CD-ROM de NeuralTools contiene el programa auxiliar NeuralTools para Excel, varios ejemplos de NeuralTools y un sistema de ayuda electrónico con índice completo para NeuralTools. Las versiones Profesional e Industrial de DecisionTools Suite contienen todo lo anterior, además de aplicaciones adicionales. Información sobre esta versión Esta versión de NeuralTools se puede instalar como programa de 32-bit para Microsoft Excel 2000 o posterior. Capítulo 1: Introducción 3

12 El sistema operativo Esta guía para el uso del programa está diseñada para usuarios que tienen un conocimiento general del sistema operativo Windows y de Excel. En particular, el usuario debe: Estar familiarizado con el uso del PC y del ratón. Estar familiarizado con términos como iconos, hacer clic, hacer doble clic, menú, ventana, comando y objeto. Comprender los conceptos básicos de estructura de directorios y archivos. Antes de llamar Cómo obtener ayuda Se ofrece asistencia técnica gratuita a todos los usuarios registrados de NeuralTools con un plan actual de mantenimiento, o también se ofrece por un precio por incidente. Para asegurar que usted es un usuario registrado de NeuralTools, regístrese electrónicamente en Si se pone en contacto con nosotros por teléfono, tenga a mano el número de serie y la Guía para el Uso del programa. Le podremos asistir mejor si se encuentra delante del PC en el momento de llamar. Antes de ponerse en contacto con el servicio de asistencia técnica, repase la siguiente lista: Ha consultado la ayuda electrónica? Ha consultado esta Guía de Uso y revisado el tutorial multimedia electrónico? Ha leído el archivo LEAME.WRI? Este archivo contiene información actual referente a NeuralTools que puede no estar en la guía del programa. Puede reproducir el problema consistentemente? Puede reproducir el problema en otro PC o con otro modelo? Ha visitado nuestra página de World Wide Web? La dirección es En nuestra página Web también podrá encontrar las preguntas más frecuentes (una base de datos de preguntas y respuestas sobre temas técnicos) y una serie de archivos de reparación de NeuralTools en la sección de Asistencia Técnica. Recomendamos que visite nuestra página Web con regularidad para obtener información actualizada sobre NeuralTools y sobre otros programas de Palisade. 4 Introducción

13 Cómo ponerse en contacto con Palisade Palisade Corporation está abierto a sus preguntas, comentarios y sugerencias referentes a NeuralTools. Póngase en contacto con nuestro personal de asistencia técnica siguiendo uno de estos métodos: Envíe un correo electrónico a support@palisade.com. Llame al teléfono los días laborables de 9:00 a.m. a 5:00 p.m., hora estándar del este de Estados Unidos. Para acceder al servicio de asistencia técnica siga las indicaciones del sistema. Envíe un fax al Envíe una carta postal a: Asistencia Técnica Palisade Corporation 798 Cascadilla St. Ithaca, NY EE.UU. Si quiere ponerse en contacto con Palisade en Europa. Envíe correo electrónico a support@palisade-europe.com. Llame al teléfono (Reino Unido). Envíe un fax al (Reino Unido). Envíe una carta postal a: Palisade Europe 31 The Green West Drayton Middlesex UB7 7PN Reino Unido Si quiere ponerse en contacto con Palisade en Asia-Pacífico. Envíe correo electrónico a support@palisade.com.au. Llame al teléfono (Australia). Envíe un fax al (Australia). Envíe una carta postal a: Palisade Asia-Pacific Pty Limited Suite 404, Level 4 20 Loftus Street Sydney NSW 2000 Australia Independientemente del método de contacto, mencione siempre el nombre del producto, la versión y el número de serie. La versión exacta se encuentra seleccionando el comando Acerca de de la Ayuda del menú de NeuralTools en Excel. Capítulo 1: Introducción 5

14 Versión para estudiantes La versión para estudiantes de NeuralTools no incluye asistencia técnica por teléfono. Si necesita ayuda, recomendamos las siguientes alternativas: Consulte con su profesor o asistente. Vaya a y busque entre las respuestas a las preguntas más frecuentes. Póngase en contacto con nuestro departamento de asistencia técnica enviando un fax o mensajes de correo electrónico. Requisitos del sistema de NeuralTools Los requisitos del sistema de NeuralTools 5.5 para Microsoft Excel para Windows son los siguientes: PC Pentium o superior con disco duro. Microsoft Windows 2000 SP4, Windows XP o superior. Microsoft Excel 2000 o posterior. 6 Introducción

15 Instrucciones para la instalación Cómo quitar NeuralTools de su PC Instrucciones generales de instalación El programa de instalación copia los archivos del sistema de NeuralTools en el directorio seleccionado del disco duro. Para ejecutar el programa de instalación en Windows 2000 o posterior: 1) Introduzca el CD-ROM de NeuralTools o de DecisionTools Suite en la unidad de CD-ROM 2) Haga clic en el botón Inicio, luego en Configuración y luego en Panel de control 3) Haga doble clic sobre el icono Agregar/Quitar programas 4) En la sección Instalar/Desinstalar, pulse el botón Instalar 5) Siga las instrucciones de instalación que aparecen en la pantalla Si tiene algún problema instalando NeuralTools, compruebe que hay espacio suficiente en el disco en el que va a instalar el programa. Si falta espacio, libere el espacio de disco que sea necesario e intente instalar el programa de nuevo. Si quiere quitar NeuralTools de su PC, use la utilidad Agregar/Quitar Programas del Panel de Control y seleccione NeuralTools. Capítulo 1: Introducción 7

16 Creación de los accesos directos en la barra de tareas de Windows Configuración de los iconos y de los accesos directos de NeuralTools En Windows, el programa de instalación crea automáticamente un comando de NeuralTools en el menú Programas\Palisade DecisionTools de la barra de herramientas. Pero si tiene algún problema durante la instalación, o si desea hacerlo manualmente en otro momento, siga estas instrucciones: Recuerde que las instrucciones que se dan a continuación son para Windows XP Professional. Las instrucciones para otros sistemas operativos pueden ser diferentes. 1) Haga clic en el botón Inicio y luego en Configuración. 2) Haga clic en Barra de Tareas y Menú Inicio, y luego haga clic en la pestaña Menú Inicio. 3) Haga clic en Personalizar, haga clic en Añadir y luego en Examinar. 4) Localice el archivo NeuralTools.EXE, haga clic en el archivo y luego haga clic en Aceptar. 5) Haga clic en Siguiente y luego doble clic en el menú en el que quiere que aparezca el programa. 6) Escriba el nombre NeuralTools y luego haga clic en Terminar. 7) Haga clic en Aceptar en todos los cuadros de diálogo. 8 Instrucciones para la instalación

17 Los programas de DecisionTools Suite NeuralTools forma parte de DecisionTools Suite, un juego de productos de análisis de riesgo y decisión que ofrece Palisade Corporation. El procedimiento de instalación predeterminado de NeuralTools coloca NeuralTools en un subdirectorio del directorio principal Archivos de programas\palisade. Algo similar ocurre con Excel, que normalmente se instala como un subdirectorio del directorio Microsoft Office. Uno de los subdirectorios del directorio Archivos de programas\palisade será el directorio de NeuralTools (denominado de forma predeterminada NeuralTools5). Este directorio contiene el archivo del programa de complemento NeuralTools (NEURALTOOLS.XLA) además de modelos de ejemplo y otros archivos necesarios para el funcionamiento de NeuralTools. Otro de los subdirectorios de Archivos de programas\palisade es el directorio SYSTEM, que contiene archivos necesarios para todos los programas de DecisionTools Suite, incluyendo archivos comunes de ayuda y librerías de programas. Capítulo 1: Introducción 9

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19 Activación del software La activación es un proceso que se realiza una sola vez para verificar la licencia y es necesario para que el software de NeuralTools funcione como un producto con licencia completa. En la factura impresa o enviada por correo electrónico encontrará un código de activación compuesto de una secuencia separada por guiones similar a esta: 19a0-c7c1-15ef-1be0-4d7f-cd. Si introduce el Código de Activación durante la instalación, el software se activa la primera vez que ejecute el software y no será necesaria acción adicional alguna. Si quiere activar el software después de la instalación, seleccione el comando Activación de la Licencia del menú Ayuda de NeuralTools e introduzca el código de activación en el cuadro de diálogo Activación de la Licencia de Palisade que aparece en pantalla. Preguntas más frecuentes 1) Qué sucede si el software no se activa? Si no introduce un código de activación durante la instalación o si instala una versión de prueba, el software funcionará como una versión de prueba con una limitación de tiempo y/o número de usos y deberá activarse con un código de activación para que funcione como un producto con licencia completa. Capítulo 1: Introducción 11

20 2) Cuánto tiempo puedo usar el producto antes de activarlo? El software que no se activa se puede usar durante quince días. Estarán presentes todas las funciones del producto, pero el cuadro de diálogo Activación de Licencia aparecerá cada vez que se inicie el programa para recordarle que lo active y para indicar el tiempo de uso restante. Si expira el periodo de prueba de 15 días, el software requerirá la activación para su uso. 3) Cómo puedo comprobar el estado de activación? El cuadro de diálogo Activación de Licencia se puede abrir con el comando Activación de Licencia del menú Ayuda de NeuralTools. El software activado muestra un estado de Activado y la versión de prueba muestra un estado de No activado. Si el software no está activado, aparecerá el tiempo restante de funcionamiento del software. 4) Cómo puedo activar el software? Si no tiene un código de activación, puede obtenerlo haciendo clic en el botón Comprar del cuadro de diálogo Activación de Licencia. Una compra electrónica recibirá inmediatamente un código de activación y un enlace opcional para descargar el programa de instalación por si fuera necesario reinstalar el programa. Para hacer una compra por teléfono, llame a la oficina local de Palisade que aparece en la sección Cómo ponerse en contacto con Palisade de este capítulo. La activación se puede hacer a través de Internet o por correo electrónico: Activación si tiene acceso a Internet En el cuadro de diálogo Activación de Licencia de Palisade, escriba o pegue el código de activación y pulse Activación automática. Aparecerá un mensaje de operación satisfactoria después de unos segundos y el cuadro de diálogo de Activación de Licencia mostrará el estado de activación del software. 12 Activación del software

21 Activación si no tiene acceso a Internet La activación automática a través de correo electrónico requiere varios pasos: 1. Haga clic en Activación manual para abrir el archivo request.xml que podrá guardar en el disco duro o copiar en el portapapeles de Windows. (Se recomienda que anote la ubicación del archivo request.xml en su PC.) 2. Copie o adjunte el archivo XML a un mensaje de correo electrónico y envíelo a activation@palisade.com. Recibirá pronto una respuesta automática en la dirección de retorno de su correo electrónico. 3. Guarde el archivo adjunto response.xml del mensaje de correo electrónico de respuesta en el disco duro. 4. Haga clic n el botón Procesar que aparece ahora en el cuadro de diálogo de Activación de Licencia de Palisade y navegue hasta el archivo response.xml. Seleccione el archivo y haga clic en Aceptar. Aparecerá un mensaje de operación satisfactoria y el cuadro de diálogo de Activación de Licencia mostrará el estado de activación del software. 5) Cómo puedo transferir la licencia de software a otra máquina? La transferencia de una licencia, o cambio de residencia, se puede hacer a través del cuadro de diálogo de Activación de Licencia de Palisade en un procedimiento de dos pasos: desactivación en la primera máquina y activación en la segunda máquina. El uso típico de un cambio de residencia es la transferencia de la copia de NeuralTools de un PC de oficina a otro portátil. Para cambiar la residencia de la Máquina1 a la Máquina2, asegúrese de que ambas máquinas tienen el software instalado y están conectadas a Internet durante el proceso de desactivación/activación. 1. En la Máquina1, haga clic en Desctivación automática en el cuadro de diálogo de Activación de Licencia. Espere a que aparezca el mensaje de operación satisfactoria. 2. En la Máquina2, haga clic en Activación automática. Espere a que aparezca el mensaje de operación satisfactoria. Si las máquinas no tienen acceso a Internet, puede seguir instrucciones similares a las anteriores para el cambio de residencia mediante el proceso automático por correo electrónico. Capítulo 1: Introducción 13

22 6) Tengo acceso a Internet pero todavía no puedo Activar/Desactivar automáticamente. El sistema Firewall debe estar configurado para permitir el acceso TCP al servidor de licencias. Para usuarios individuales (no instalaciones de red) es (TCP puerto 8888 en 14 Activación del software

23 Capítulo 2: Introducción a NeuralTools Introducción 17 Para qué sirven las redes neuronales?...17 NeuralTools y las redes neuronales...18 El menú y la barra de herramientas de NeuralTools...19 Conjuntos de datos y el Administrador de conjunto de datos...20 Tipos de variables...21 Datos multi-rango...21 Entrenamiento de una red neuronal...22 Combinación de entrenamiento, prueba y predicción...22 Configuración de red...23 Previsualización de entrenamiento...24 Proceso de entrenamiento...25 Informes de entrenamiento...26 Prueba de una red...27 Informes de prueba...28 Predicción...29 Resultados de la predicción...30 Predicción en vivo...30 Informes y gráficas de NeuralTools...31 Utilidades de NeuralTools...32 Uso de NeuralTools con StatTools, Solver y Evolver...32 Capítulo 2: Introducción a NeuralTools 15

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25 Introducción NeuralTools proporciona excelente capacidad para redes neuronales en el entorno familiar de Microsoft Excel. Los procedimientos de NeuralTools como la definición de conjuntos de datos, el entrenamiento y las pruebas de redes neuronales y la predicción de valores usando redes entrenadas se pueden ejecutar sobre los datos en Excel, y los informes y gráficos de los análisis se crean en Excel. Para qué sirven las redes neuronales? Las redes neuronales son capaces de aprender complejas relaciones de datos. Al imitar las funciones de un cerebro, pueden diferenciar patrones de datos y luego extrapolar predicciones cuando se introducen nuevos datos. Los problemas en los que se usan redes neuronales se pueden dividir en dos grupos generales: Problemas de clasificación: Problemas en los que se trata de determinar el tipo de categoría al que pertenece un elemento desconocido. Como ejemplo están los diagnósticos médicos o las predicciones de capacidad de pago de un crédito. Problema numéricos: Situaciones en las que debe predecir un resultado numérico específico. Como ejemplo están la previsión del precio de acciones o la predicción del nivel de ventas durante un periodo de tiempo futuro. NeuralTools incluye ejemplos que muestran como aplicar redes neuronales a diferentes problemas de predicción. La carpeta NeuralTools\Examples\Spanish contiene los ejemplos en formato de libro de trabajo de Excel. Capítulo 2: Introducción a NeuralTools 17

26 NeuralTools y las redes neuronales Cuando se usa NeuralTools, las redes neuronales se desarrollan y utilizan en cuatro pasos: Preparación de datos Los datos que se usan en NeuralTools se definen en conjuntos de datos. El Administrador de conjunto de datos se usa para configurar los conjuntos de datos para que se puedan utilizar una y otra vez con las redes neuronales. Entrenamiento Con el entrenamiento se genera una red neuronal a partir de un conjunto de datos compuesto de casos con valores de salida conocidos. Estos datos son frecuentemente casos históricos de los cuales se conocen los valores de salida / variable dependiente. Prueba Con las pruebas se comprueba la red neuronal para ver cómo realiza la predicción de los valores de salida conocidos. Los datos usados para las pruebas son normalmente un subconjunto de los datos históricos. Este subconjunto no se utilizan para el entrenamiento de la red. Después de la prueba, se mide el funcionamiento de la red mediante estadísticas como el porcentaje de respuesta conocidas cuya predicción ha sido correcta. Predicción Se usa una red neuronal entrenada para predecir valores de salida desconocidos. Una vez entrenada y probada, la red se puede usar para predecir salidas de datos de casos nuevos. El entrenamiento y las pruebas son un proceso interactivo que a veces consume gran cantidad de tiempo. Normalmente se hace el entrenamiento varias veces con diferentes configuraciones para generar una red neuronal que obtenga los mejores resultados en la prueba. Cuando tenga la mejor red podrá usarla rápidamente para predecir. Ahora vamos a ver cómo funciona NeuralTools en Excel y como se definen conjuntos de datos y se entrenan y prueban redes neuronales usando esos conjuntos de datos. Luego, haremos predicciones valores de salida desconocidos usando redes entrenadas. 18 Introducción

27 El menú y la barra de herramientas de NeuralTools Una vez instalado NeuralTools, su menú y comandos se incluyen en la barra de menús de Excel en Excel 2003 o anteriores versiones. También aparecerá una barra de herramientas de NeuralTools. El menú muestra los comandos para 1) definir datos en conjuntos de datos, 2) entrenar y probar redes neuronales y 3) hacer predicciones de valores usando las redes neuronales entrenadas. En Excel 2007, todos los comandos están disponibles a través de la cinta de NeuralTools. Capítulo 2: Introducción a NeuralTools 19

28 Conjuntos de datos y el Administrador de conjunto de datos Los datos en NeuralTools se estructuran en casos y variables. Se trabaja con un conjunto de datos, o un conjunto de variables estadísticas, que se encuentran en columnas contiguas con los nombres de las variables en la primera fila del conjunto de datos. Cada fila del conjunto de datos es un caso. Cada caso tiene un conjunto de valores de variable independiente y un valor conocido o que falta para la variable de salida dependiente. El trabajo de NeuralTools consiste en predecir los valores de variable de salida de los casos en los que no son conocidas. El Administrador de conjunto de datos de NeuralTools permite definir los conjuntos de datos y las variables. Luego podrá usar estas variables predefinidas para entrenar y probar redes neuronales, sin tener que seleccionar una y otra vez los datos que desea analizar. Puede colocar todos los casos históricos conocidos en un conjunto de datos y los casos para los que desea predecir los resultados en otro conjunto de datos diferente. También puede combinar todos los datos los datos históricos conocidos y los datos que desea predecir en un solo conjunto de datos. 20 Introducción

29 Tipos de variables Datos multi-rango Cada variable del conjunto de datos tiene asociado un nombre y un rango de celdas de Excel. Cada columna del rango contiene datos de una variable diferente. Un conjunto de datos puede incluir múltiples bloques de celdas, lo cual permite poner los datos en diferentes hojas de un mismo libro de trabajo. Cuando se definen conjuntos de datos, NeuralTools trata de identificar las variables en el bloque de celdas que rodean a la selección actual de Excel. Esto facilita la configuración del conjunto de datos con nombres de variable en la fila superior y las variables distribuidas en columnas. En NeuralTools, las variables pueden ser independientes o dependientes, y numéricas o de categoría (por ejemplo Sí o No, o Rojo, Verde o Azul). El Administrador de conjunto de datos trata de identificar el tipo de cada variable del conjunto de datos, pero puede sustituir los tipos por sus propias selecciones. En una sola columna de una hoja de cálculo de Excel 2003 o anterior caben hasta 65,536 puntos de datos para una variable. Si las variables tienen más valores y no quiere actualizar el programa a Excel 2007, NeuralTools permite asignar múltiples rangos de celdas a un solo conjunto de datos. Es decir, puede repetir un conjunto de datos ocupando múltiples hojas, asignando las mismas columnas a diferentes hojas de cálculo para que quepan todos los valores del conjunto de datos. Capítulo 2: Introducción a NeuralTools 21

30 Entrenamiento de una red neuronal Después de definir el conjunto de datos que contiene los casos con valores históricos conocidos, puede entrenar una red neuronal usando esos datos. Hay diferentes opciones que determinan el tipo de red que generará NeuralTools. Dependiendo de la naturaleza de los datos, las diferentes opciones de red pueden generar redes entrenadas de mejor funcionamiento (es decir, redes que predicen respuestas mejor). El proceso de prueba que se realiza después del entrenamiento ofrece una medida precisa del funcionamiento de la red entrenada a la hora de predecir valores de salida. El entrenamiento de una red neuronal, así como la prueba y predicción, requiere la especificación de un conjunto de datos que contenga los datos que se van a usar durante el entrenamiento. NeuralTools puede guardar la red entrenada directamente en el libro de trabajo o en un archivo. Combinación de entrenamiento, prueba y predicción Si todos los datos se encuentran en un solo conjunto de datos (e incluyen los datos históricos conocidos y los nuevos datos de los que no conoce los valores de salida), NeuralTools permite entrenar y probar la red y luego predecir los valores de salida, todo en un solo paso. Se conserva un cierto porcentaje de los datos históricos para la prueba (20% es lo que se muestra en la página anterior) y luego se selecciona predecir automáticamente los valores de salida de los casos a los que le faltan los valores dependientes. Así puede obtener rápidamente las respuestas que necesita con una sola operación. 22 Introducción

31 Configuración de red NeuralTools respalda diferentes configuraciones de red neuronal para obtener las mejores predicciones posibles. Para la predicción de clasificaciones /categorías (en las que la variable dependiente es de tipo categoría), se ofrecen dos tipos de redes: Redes neuronales probabilísticas (PN) y Redes multinivel siempre hacia adelante (MLF). La predicción numérica se puede realizar usando redes MLF, así como Redes neuronales de regresión generalizada (GRN), que están estrechamente relacionadas con las redes PN. NeuralTools facilita la selección de una configuración de red al ofrecer una búsqueda de mejor red. Cuando se selecciona, NeuralTools entrena y prueba una serie de configuraciones de red neuronal para generar la que realiza mejores predicciones de los datos. La mejor configuración se determina basándose en los datos de prueba, por lo tanto debe seleccionarse la opción Probar automáticamente en la pestaña Entrenamiento de la búsqueda de Mejor red. Capítulo 2: Introducción a NeuralTools 23

32 Previsualización de entrenamiento Una vez seleccionadas las opciones de entrenamiento y configuración de red, NeuralTools previsualiza lo que hará durante el entrenamiento de la red. Como el entrenamiento es el proceso que requiere más tiempo en la modelación de redes neuronales, conviene revisar la configuración de entrenamiento antes de proceder. NeuralTools tratará de identificar cualquier problema que encuentre en los datos para que pueda corregirlo antes de que se realice el entrenamiento. 24 Introducción

33 Proceso de entrenamiento Cuando NeuralTools procede con el entrenamiento de la red neuronal con los datos, informa de funcionamiento del proceso. Normalmente, la red mejora cada vez más según evoluciona el entrenamiento, ya que NeuralTools genera redes que hacen mejores predicciones de los datos con menos errores. Los gráficos se actualizan para mostrar el progreso de NeuralTools durante el entrenamiento. El entrenamiento se detiene cuando se alcanza cualquiera de las condiciones de parada establecidas, como puede ser el tiempo máximo de entrenamiento. Si ha seleccionado probar automáticamente la red o predecir los valores de salida que faltan en el conjunto de datos, esta operación se realizará después del entrenamiento. Capítulo 2: Introducción a NeuralTools 25

34 Informes de entrenamiento Los informes de entrenamiento muestran el buen funcionamiento de la red entrenada. Estadísticas como % de predicciones incorrectas muestran el número de casos del conjunto de entrenamiento para los que la red hizo una predicción de un valor de salida que no coincide con el valor conocido. 26 Introducción

35 Prueba de una red Durante la prueba se comprueba la red neuronal entrenada para ver cómo realiza la predicción de los valores de salida conocidos. Los datos de prueba son normalmente un subconjunto de los datos históricos con valores de salida conocidos. Este subconjunto no se utilizan para el entrenamiento de la red. Cuando los datos de prueba están en un conjunto de datos separado, NeuralTools empareja las variables del conjunto de datos de prueba con los datos de entrenamiento. Como sucede con el entrenamiento, NeuralTools previsualiza la configuración de la prueba antes de realizarla. Capítulo 2: Introducción a NeuralTools 27

36 Informes de prueba La prueba (así como las predicciones) se ejecutan mucho más rápido que el entrenamiento. NeuralTools informa del funcionamiento de la predicción de las respuestas conocidas de los datos de prueba. Esto ayuda a ver si la red tendrá un buen funcionamiento haciendo predicciones cuando se aplique a casos con valores de salida desconocidos. 28 Introducción

37 Predicción El utilidad final de una red neuronal es la predicción. La red entrenada se aplica a los nuevos casos de los que no se conocen los valores de salida, pero se quieren predecir. NeuralTools ofrece dos métodos de predicción: 1) un método por comando para la predicción de valores de los casos de un conjunto de datos, y 2) predicción en vivo (sólo en la versión Industrial), en el que los valores de las variables independientes de un caso de la hoja de cálculo se pueden entrenar y NeuralTools calcula automáticamente el valor de salida de la predicción. Cuando se predicen valores para un grupo de casos de un conjunto de datos, el cuadro de diálogo Predicción sirve para configurar el proceso de predicción. Puede hacer la predicción sólo para los casos a los que le faltan valores de salida y activar la predicción en vivo para hacer modificaciones en los datos para ver cómo afectan a las predicciones. Se pueden usar diferentes redes entrenadas para ver la diferencia entre los valores de la predicción. Como sucede con el entrenamiento y la prueba, NeuralTools primero previsualiza los datos y la configuración que se usarán en la predicción. Luego, las predicciones se envían a la hoja de cálculo de Excel. Capítulo 2: Introducción a NeuralTools 29

38 Resultados de la predicción Los valores de salida de la predicción se muestran junto a los casos para los que se realiza la predicción. En esta pantalla, los valores de la predicción están en color morado. Predicción en vivo Cuando se activa la predicción en vivo, NeuralTools añade automáticamente una fórmula de Excel a la celda en la que se muestra el valor de la predicción. Esta fórmula genera el valor de predicción; por lo tanto, si cambia los valores de la variable independiente de un caso, el valor de la predicción se recalcula automáticamente. Usando la predicción en vivo puede simplemente escribir los datos de los nuevos casos directamente en Excel y generar automáticamente una nueva predicción, sin tener que pasar por el cuadro de diálogo de Predicción. Por ejemplo, si los valores de la variable independiente de un caso de la fila 7 de la hoja de cálculo anterior se cambian como se muestra, el valor de la predicción se actualiza automáticamente. Como sucede con cualquier celda de una hoja de cálculo, puede hacer referencia a una celda de predicción en vivo en una fórmula de Excel. (Nota: La predicción en vivo sólo está disponible en la versión Industrial). 30 Introducción

39 Informes y gráficas de NeuralTools NeuralTools crea informes de resumen y detallados del entrenamiento, la prueba y la predicción. Los informes de resumen se muestran en sus propias hojas de cálculo y contienen información general sobre la prueba o el entrenamiento. El informe detallado ofrece información caso por caso y se muestra junto a los datos para los que se genera el informe. Además, la mayoría de la información del informe de resumen se pueden encontrar en el Informe detallado como un comentario añadido a la celda de título; esa versión del informe de resumen se conoce como resumen rápido. Cada vez que NeuralTools crea una o más gráficas, las coloca con los informes. Las gráficas se crean en formato de Excel y se pueden personalizar usando comandos de gráficos estándar de Excel. Capítulo 2: Introducción a NeuralTools 31

40 Utilidades de NeuralTools Se proporcionan dos utilidades para administrar la modelación con redes neuronales en NeuralTools. El Administrador de red neuronal permite copiar o mover redes neuronales entrenadas entre libros de trabajo o archivos. La utilidad de Datos que faltan sirve para identificar y corregir casos de los conjuntos de datos a los que le faltan datos. Uso de NeuralTools con StatTools, Solver y Evolver NeuralTools ha sido diseñado para su uso con StatTools, el programa auxiliar estadístico para Excel de Palisade. Ambos productos comparten el mismo Administrador de conjunto de datos; los conjuntos de datos definidos en NeuralTools se pueden analizar en StatTools y viceversa. Con StatTools se pueden calcular estadísticas de las variables de los conjuntos de datos definidos en NeuralTools junto con las estadísticas de las predicciones generadas por NeuralTools. Los informes detallados generados en NeuralTools están disponibles inmediatamente para su análisis en StatTools; de hecho, aparecen automáticamente en la lista de conjuntos de datos del Administrador de conjunto de datos de StatTools. Esto facilita el uso de StatTools para obtener resultados estadísticos adicionales a los que contienen los informes de resumen de NeuralTools. Por ejemplo, un informe de resumen de una prueba incluye un histograma de residuales (definido como las diferencias entre los valores reales y los de predicción). Basándose en el histograma, los residuales pueden aparecer como aproximadamente distribuidos normalmente. Para probar la hipótesis de una distribución normal, se puede aplicar una de las pruebas de normalidad de StatTools a la variable Residuales del Informe detallado. Se ofrece un ejemplo en el archivo Predicción de edad de molusco con análisis de StatTools.xls. La función de predicción en vivo de NeuralTools facilita la visualización de el efecto de los cambios de los valores independientes sobre la predicción. Con la predicción en vivo, se pueden usar otras funciones disponibles en Excel para explorar la relación entre las variables independientes y la dependiente. 32 Introducción

41 Solver El programa optimizador incorporado de Excel se puede usar con la función de predicción en vivo de NeuralTools para calcular los valores de la decisión óptima para las predicciones hechas con NeuralTools. El archivo Préstamos para autos con Solver.xls incluye un ejemplo. En este ejemplo, se usa una red neuronal para predecir si el solicitante de un préstamo hará sus pagos a tiempo. Sin embargo, es posible que la red sólo tenga un nivel de confianza del 60% en la respuesta. El Solver de Excel se puede usar para determinar una cantidad de préstamo para la que la red tenga una seguridad del 90% de que el individuo hará sus pagos a tiempo. En este caso, el programa optimizador prueba diferentes cantidades de préstamo mientras NeuralTools actualiza automáticamente el valor de probabilidad. Evolver, el programa optimizador basado en algoritmo genético de Palisade, se puede usar en lugar del Solver para encontrar la respuesta. A diferencia del Solver, Evolver puede procesar problemas de optimización en los que hay más de un valor óptimo local. Capítulo 2: Introducción a NeuralTools 33

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43 Capítulo 3: Guía de referencia de NeuralTools Introducción 37 Referencia: Iconos de NeuralTools 39 La barra de herramientas de NeuralTools...39 Referencia: Comandos del menú de NeuralTools 41 Introducción...41 Iconos de los cuadros de diálogo...42 Referencia de comandos...43 El comando Administrador de conjunto de datos...43 El comando Entrenar...50 El comando Probar...64 El comando Predecir...71 Utilidades...77 El comando Configuraciones de aplicación...77 El comando Administrador de red neuronal...81 El comando Utilidades de reemplazo de datos...83 Información adicional sobre redes neuronales 87 Capítulo 3: Guía de referencia de NeuralTools 35

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45 Introducción El capítulo Guía de referencia de NeuralTools describe los iconos, comandos y funciones estadísticas que utiliza NeuralTools. Este capítulo está dividido en dos secciones: 1) Referencia: Iconos de NeuralTools 2) Referencia: Comandos del menú de NeuralTools Capítulo 3: Guía de referencia de NeuralTools 37

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47 Referencia: Iconos de NeuralTools La barra de herramientas de NeuralTools Los iconos de NeuralTools se usan para definir conjuntos de datos con los casos y variables para luego crear y usar redes neuronales sobre esos datos. Los iconos de NeuralTools aparecen en la barra de herramientas de Excel (como barra de herramientas personalizada de Excel) en Excel 2003 y versiones anteriores y en una cinta en Excel Esta sección describe brevemente cada icono, explicando las funciones que realizan y los comandos de menú equivalentes. En Excel 2007, todos los comandos están disponibles a través de la cinta de NeuralTools. Los siguientes iconos aparecen en la barra de herramientas de NeuralTools en Excel 2003 y versiones anteriores y/o en los cuadros de diálogo de NeuralTools. Icono Función y comando equivalente Define un conjunto de datos y variables, o edita y elimina conjuntos de datos o variables existentes Comando equivalente: Comando Administrador de conjunto de datos Entrena una red neuronal Comando equivalente: Comando Entrenar Prueba una red neuronal Comando equivalente: Comando Probar Predice valores usando una red entrenada Comando equivalente: Comando Predecir Ejecuta las utilidades para redes neuronales Comando equivalente: Comando Utilidades Muestra el archivo de ayuda de NeuralTools Comando equivalente: Comando Ayuda Referencia: Iconos de NeuralTools 39

48 Los siguientes iconos aparecen en la cinta de NeuralTools en Excel Icono Función y comando equivalente Define un conjunto de datos y variables, o edita y elimina conjuntos de datos o variables existentes Comando equivalente: Comando Administrador de conjunto de datos Entrena una red neuronal Comando equivalente: Comando Entrenar Prueba una red neuronal Comando equivalente: Comando Probar Predice valores usando una red entrenada Comando equivalente: Comando Predecir Ejecuta las utilidades para redes neuronales Comando equivalente: Comando Utilidades Muestra el archivo de ayuda de NeuralTools Comando equivalente: Comando Ayuda 40

49 Referencia: Comandos del menú de NeuralTools Introducción En esta sección de la Guía de referencia de se describen con detalle los comandos de NeuralTools disponibles tal y como aparecen en el menú o la cinta de NeuralTools de Excel. Los comandos se describen en el orden en que aparecen en el menú, comenzando con el comando Administrador de conjunto de datos y siguiendo hacia abajo en el menú. Los iconos de NeuralTools se pueden utilizar para ejecutar muchos de los comandos del programa. En la sección Referencia: Iconos de NeuralTools de este capítulo se indican los comandos equivalentes a los iconos de NeuralTools. Referencia: Comandos del menú de NeuralTools 41

50 Iconos de los cuadros de diálogo Pueden aparecer hasta dos iconos el icono Ayuda y el icono Configuraciones de aplicación en los cuadros de diálogo de NeuralTools. El icono Ayuda permite acceder rápidamente al tema de ayuda del cuadro de diálogo correspondiente. El icono Configuraciones de aplicación abre el cuadro de diálogo Configuraciones de aplicación en el que podrá introducir o editar las configuraciones de los informes de NeuralTools, así como las configuraciones predeterminadas de Entrenamiento, Predicción y Tiempo de ejecución. 42 Introducción

51 Referencia de comandos El comando Administrador de conjunto de datos Define conjuntos de datos y variables de NeuralTools, o edita y elimina conjuntos de datos o variables existentes Qué son conjuntos de datos y variables? El Administrador de conjunto de datos permite definir los conjuntos de datos con los casos y variables. Una vez definidos los conjuntos de datos, se pueden usar para entrenar, probar y hacer predicciones con las redes neuronales. El cuadro de diálogo Administrador de conjunto de datos permite añadir o quitar conjuntos de datos, poner nombre a un conjunto de datos, especificar el diseño de las variables de un conjunto de datos y poner nombre a las variables de un conjunto de datos. NeuralTools se estructura en casos y variables. Se trabaja con un conjunto de datos, o un conjunto de variables estadísticas, que se encuentran en columnas contiguas de una hoja de cálculo de Excel con los nombres de las variables en la primera fila del conjunto de datos. Cada fila del conjunto de datos es un caso. Cada caso tiene un conjunto de valores de variable independiente y un valor conocido o que falta para la variable de salida dependiente. Cada variable del conjunto de datos tiene asociado un nombre y un rango de celdas de Excel. Un conjunto de datos puede incluir múltiples bloques de celdas, lo cual permite poner los datos en diferentes hojas de un mismo libro de trabajo. Cuando se definen conjuntos de datos, NeuralTools trata de identificar las variables en el bloque de celdas que rodean a la selección actual de Excel. Esto puede facilitar la configuración del conjunto de datos con nombres de variable en la fila superior y las variables distribuidas en columnas. Referencia: Comandos del menú de NeuralTools 43

52 El cuadro de diálogo Administrador de conjunto de datos Las opciones de Conjunto de datos del cuadro de diálogo Administrador de conjunto de datos son: Nuevo, Eliminar Añade un nuevo conjunto de datos o elimina uno existente. Nombre Especifica el nombre del conjunto de datos. Rango de Excel Especifica el Rango de Excel asociado con el conjunto de datos. Si se han asignado múltiples rangos de celda al conjunto de datos, esta opción va precedida de la palabra Múltiple. Aplicar formato de celda Añade una cuadrícula y colores que identifican los conjuntos de datos. Múltiple Haga clic en el botón Múltiple en el cuadro de diálogo Administrador de conjunto de datos para abrir el cuadro de diálogo Selector de múltiples rangos. Este cuadro de diálogo permite la introducción de los rangos de celda individuales que componen el conjunto de datos de múltiples rangos de celda. 44 Referencia de comandos

53 Importar Permite copiar tipos de variables a este conjunto de datos desde otro conjunto de datos o red neuronal entrenada. El cuadro de diálogo Importar tipos de variables permite seleccionar la ubicación y la red a usar para las definiciones de variables. Conjuntos de datos de rangos múltiples NeuralTools permite asignar múltiples rangos de celda de diferentes hojas de cálculo a un solo conjunto de datos. Se puede usar un conjunto de datos de múltiples rangos cuando: 1) Cada variable del conjunto de datos tiene más de 65,536 puntos de datos en Excel 2003 o versiones anteriores, lo cual requiere que el conjunto de datos se extienda a múltiples hojas de cálculo de un mismo libro de trabajo, 2) Los datos de una variable se encuentran en múltiples bloques dispersos por las hojas de cálculo del libro de trabajo. Nota: Un conjunto de datos de múltiples rangos no se puede definir dentro de una sola hoja de cálculo. Se pueden definir en múltiples hojas de cálculo dentro de un mismo libro de trabajo. Referencia: Comandos del menú de NeuralTools 45