31 enero, 2020

Impacto de la analítica de datos en la educación superior

Los líderes de la mayoría de las instituciones de enseñanza superior entienden que el uso de la analítica puede transformar significativamente su forma de trabajar al permitir nuevas formas de atraer a los estudiantes actuales y potenciales, mejorar las tasas de retención y finalización de estudios de los estudiantes e incluso impulsar la productividad e investigación del profesorado. Sin embargo, muchos de estos líderes siguen sin estar seguros de cómo incorporar la analítica en sus operaciones y lograr los resultados y mejoras previstos.

Si se aprovecha de manera eficaz, la enorme cantidad de información que genera la educación superior puede permitir a las instituciones:
  • comprender mejor las necesidades de los estudiantes; 
  • mejorar la calidad de la enseñanza, el aprendizaje y el asesoramiento; 
  • reducir los costos; y 
  • predecir y evitar riesgos 

Las herramientas de análisis existen

Pero si no existen las condiciones para su uso efectivo, la enorme volumen de datos no produce resultados concretos. De hecho, aunque la inteligencia artificial y el aprendizaje automático acaparan los titulares, la mayoría de las universidades carecen de ese nivel de sofisticación analítica.

Según IBM (IBM, 2016), se han creado más datos en los últimos dos años que en toda la historia anterior de la humanidad.
Pero, los datos en bruto son de una limitada utilidad. Para extraer valor de estos datos necesitamos refinarlos, integrarlos y analizarlos para su comprensión.

Los beneficios potenciales son demasiados
y no podemos ignorarlos

Las universidades han intentado reevaluar y reconfigurar sus modelos de negocio con la esperanza de servir mejor a los estudiantes, las comunidades y las economías. Estos esfuerzos por mejorar los resultados de los estudiantes y, al mismo tiempo, reducir los costos se han centrado principalmente en la adopción a gran escala de programas, prácticas y servicios diseñados para optimizar los resultados de aprendizaje, acortar el tiempo hasta la obtención del título, reducir el exceso de créditos y agilizar la transferencia de créditos, todo ello mientras se mejora la enseñanza, el aprendizaje y el asesoramiento de forma rentable.

Parecen tareas difíciles pero no imposibles de alcanzar.

El análisis de datos es el núcleo de la recopilación de las pruebas y los conocimientos necesarios para lograr los cambios de transformación requeridas. En los últimos años, se ha demostrado que un sólido análisis de datos es un ingrediente clave para la innovación estratégica.

A pesar de que:

  • la comunidad de la educación superior da muestras de aceptar la revolución analítica, y 
  • que los datos y las herramientas de análisis son abundantes, 
la realidad es que la mayoría de las instituciones no son capaces de utilizarlos de forma óptima, por varias razones:
  •  recursos insuficientes o mal alineados, 
  •  demandas interminables de información, 
  •  infraestructura desarticulada o rígida, 
  •  limitadas habilidades y experiencia, y 
  •  ausencia de ejecutivos capacitados para gestionar datos

Cualquiera de estos desafíos puede socavar el desarrollo de una cultura analítica.

La analítica es la representación visual de los datos evaluados. Para transformarla en representaciones visuales, tales como tablas, cuadros y gráficos, es necesario aplicar criterios humanos. La analítica es una herramienta informativa que no reemplaza reflexionar, evaluar y tomar decisiones.

¿cómo pueden las universidades superar las barreras existentes para aprovechar el poder de la analítica de datos?

Muchas instituciones se beneficiarían de una base sólida de datos que se fundamente en la exactitud, oportunidad, relevancia, integración y seguridad.

Exactitud

A medida que aumenta el volumen de datos disponibles, también lo hacen las presiones para utilizarlos, por lo que es importante elaborar procedimientos para garantizar que sean de calidad y utilizables de manera contextualizada. Hay múltiples pasos en la adquisición, procesamiento y análisis de los datos. Estos incluyen el descubrimiento, extracción, reformateo, acceso, normalización, enriquecimiento, comparación, presentación e integración del flujo de trabajo de los datos.

Oportunidad

Es necesario que los datos y la información se entreguen de manera oportuna y accesible, de lo contrario su utilidad puede perderse independientemente de su exactitud. Esto es especialmente cierto para los colegios y universidades que buscan soluciones en tiempo real a los desafíos que enfrentan los estudiantes. Cuanto más tiempo lleve la adquisición, el procesamiento y el análisis de los datos relacionados con el ciclo de vida del estudiante, menos probable es que los conocimientos puedan utilizarse para predecir los riesgos y prescribir soluciones.

Relevancia

A menudo se aspira a trasladar datos precisos y oportunos en programas o servicios que apoyen a los estudiantes y a los responsables de la toma de decisiones, pero rara vez se logra. De alguna manera hay tantos datos que se hace difícil separar lo bueno de lo malo. Con tantos datos, se hace más importante identificar las herramientas de análisis y la infraestructura adecuadas . Los analistas deben estar preparados para ofrecer conocimientos, productos y servicios que sean importantes para el usuario final.

Integración

Los responsables de la toma de decisiones quieren tener acceso a la información en tiempo casi real, lo que significa que los pasos de adquisición, procesamiento y análisis de los datos deben realizarse rápidamente. Un obstáculo importante para proporcionar una visión precisa, oportuna y relevante ha sido la falta de integración. Las dificultades para conectar datos de fuentes dispares originan un sinfín de desafíos, incluyendo diferencias en el almacenamiento, definición, estructura (o la falta de ella), y el uso previsto. Los datos no estructurados, que pueden ser increíblemente ricos, representan el 90% de los datos de las instituciones y empresas. Esto hace que la integración efectiva sea un importante paso.

Seguridad

Debemos proteger y utilizar los datos de manera ética. Las políticas y las mejores prácticas en materia de privacidad y seguridad de los datos, la propiedad intelectual y las prácticas éticas merecen una atención cuidadosa. Las funciones analíticas deben adherirse a las mejores prácticas para mantener la privacidad y la seguridad, y crear juntas de revisión ética para mitigar los riesgos asociados con la revolución analítica, los grandes datos y el análisis predictivo.

Existen también otros factores a considerar:

Infraestructura

Se necesita la infraestructura adecuada para adquirir, procesar y analizar datos de diversas fuentes de manera relevante y segura. En recientes encuestas sobre los principales problemas que enfrentan las instituciones participantes:
  • más de la mitad (57%) de los encuestados eligió el gobierno de los datos como su principal problema.
  • Los principales problemas estaban relacionadas con la tecnología. Incluían la calidad de los datos, los metadatos y las definiciones de los datos, el análisis predictivo, la visualización de los datos, la integración y el autoservicio.

Cultura

Invertir en datos de calidad, conocimiento e infraestructura requiere que instituciones de educación superior reorienten sus culturas hacia un modelo colaborativo de toma de decisiones basado en datos. Sin una cultura de análisis, los esfuerzos para integrar el análisis pueden generar preocupaciones sobre la calidad, eliminación de opciones, seguimiento de los estudiantes, recorte de programas y puestos de trabajo, y pérdida de la identidad institucional. El liderazgo debe abogar por el uso de los datos y la vinculación del análisis de datos en una visión futura centrada en el éxito de los estudiantes y la sostenibilidad institucional.

Mejorar el éxito de los estudiantes

La principal ventaja de la revolución analítica es el éxito de los estudiantes. Algunos ejemplos de resultados de análisis predictivo en varias universidades:
  • utilización de un modelo de predicción de calificaciones para colocar a los estudiantes en los cursos que les ofrecían las mayores probabilidades de éxito.
  • aumento de tasas de graduación y redución de las brechas en las tasas de graduación de los estudiantes de bajos ingresos, insuficientemente representados y de primera generación.
  • disminución de las horas de crédito al término de la carrera.
Cada una de estas universidades construyó metódicamente su capacidad de análisis. Eventualmente fueron capaces de usar el análisis predictivo y principios del comportamiento y la estructura de opciones para guiar mejor a los estudiantes a lo largo de su camino educativo.

En un próximo artículo revisaré las oportunidades que para la investigación abre la analítica de datos en la educación superior.

¿Deseas profundizar?

19 enero, 2020

¿Qué aporta la inteligencia artificial al aprendizaje online?

La Inteligencia Artificial, AI (Artificial Intelligence, AI), ofrece un nuevo tipo de interacción entre humanos y máquinas, especialmente aplicable para aplicaciones de aprendizaje.
Los asistentes virtuales de IA, utilizan, por ejemplo, el procesamiento en lenguaje natural, es decir, "entienden" la manera en que hablamos (no literalmente), y pueden inferir suficiente significado para dar una respuesta relevante. Básicamente, esta interacción se expresa en plantear una pregunta y recibir una respuesta.

La inteligencia artificial (AI) se define como la teoría y el desarrollo de sistemas informáticos capaces de realizar tareas que normalmente requieren inteligencia humana, como la percepción visual, el reconocimiento del lenguaje hablado, la toma de decisiones y la traducción entre idiomas.

El poder de la inteligencia artificial también aporta importantes beneficios para el aprendizaje online expresados en los siguientes áreas de aplicación.

1. Recomendaciones y Curación de contenidos

Nos hemos acostumbrado a buscar en los motores de búsqueda web y en los medios sociales para encontrar respuestas. Pero este fácil acceso a una gran cantidad de información trae consigo el riesgo de experimentar una recarga de información que dificulta filtrar lo que es útil y relevante.

La IA desempeña un papel clave ayudando a solucionar este problema proporcionando filtros que proveen recomendaciones y selección de contenidos.
Un sistema manual básico de curación de contenidos podría seleccionar contenido relevante en base al etiquetado (tagging) y metadatos. Una sistema con IA, puede realizar esta selección mediante la "lectura" de la totalidad del contenido.
En un nivel más sofisticado, la IA tendrá la capacidad para observar nuestro comportamiento, registrar nuestros "clic", lo que leemos, y luego inferir intereses, predisposiciones y objetivos.

2. Learnbot: robótica educativa, tutor virtual

Los asistentes virtuales de IA en forma de chatbots (robots de chat) son comunes en la web. Podemos observar chatbots respondiendo a preguntas financieras, proporcionando soporte, diagnosticando problemas de salud, incluso ofreciendo asesoramiento. 
Los bots tienen también gran impacto en la educación y el aprendizaje.
¿Cómo reacciona normalmente un estudiante ante una duda?
Tiene dos opciones: busca en la web o contacta a su tutor o profesor.

Los Learnbots (bots para el aprendizaje), refuerzan la personalización del aprendizaje proporcionando un agente intermediario que puede responder en tiempo real a los problemas de rendimiento y desarrollo.
Los bots utilizan los datos que recopilan del comportamiento de los usuarios para proporcionar una respuesta inmediata. Adicionalmente, estos datos pueden ser recopilados y agregados con los datos de otros estudiantes para realizar análisis del aprendizaje (Learning Analitics).

2. Procesamiento del lenguaje natural (PNL)

El Procesamiento del Lenguaje Natural es el subcampo de la IA que logra que las computadoras entiendan y procesen el lenguaje humano.
Básicamente, se trata de hablar con las máquinas de la misma manera que hablamos con los humanos.

Una vez que integres un asistente de IA a tus cursos de eLearning, los estudiantes podrán realizar consultas y aclarar sus dudas en el idioma que prefieran. Esto facilitará el aprendizaje y también ahorrará una gran cantidad de tiempo haciendo que el aprendizaje sea más atractivo y eficiente.

3. Mejorar la accesibilidad

La inteligencia artificial también se ha utilizado para mejorar la vida de las personas con discapacidades. Tomemos el ejemplo de 'Ver AI' de Microsoft. Esta aplicación gratuita desarrollada por Microsoft aprovecha el poder de la IA para narrar el mundo a los ciegos. Puede leer texto, reconocer productos, describir escenas, monedas y describir a cualquier persona, incluyendo la expresión de emoción.

La IA también puede desempeñar un gran papel en la formación de personas con discapacidades.

La IA se puede utilizar para convertir el "lenguaje hablado en subtítulos y transcripciones" (Learning Solution Mag), ayudando así a los discapacitados auditivos.

Las aplicaciones potenciadas por la IA, como "Ver la IA", pueden incorporarse en los cursos de eLearning, lo que ayudará a ofrecer a los alumnos descripciones de su entorno e individuos en el lugar de trabajo o incluso en la pantalla. Esto conducirá a un aumento de la colaboración y facilitará el aprendizaje social.

La IA puede actuar como un asistente virtual, que responde a los comandos de voz. Esto les ayudará a participar aún mejor en un curso eLearning y en los sistemas en el lugar de trabajo.

4. Generar Contenido Actualizado


La Inteligencia Artificial también se está experimentando para crear o generar nuevos contenidos. Por ejemplo, el cortometraje de ciencia ficción 'Sunspring' fue escrito íntegramente por un algoritmo de inteligencia artificial. Claro. el resultado es un tanto confuso...

La IA ya se está utilizando para generar respuestas utilizando los recursos de formación en línea existentes. En un futuro próximo, la IA puede ser utilizada para generar todo el contenido de un curso de eLearning.

5. Aprendizaje personalizado

Ofrecer el mismo contenido a cada alumno es un enfoque muy común en la formación. Es difícil para un instructor atender y satisfacer las necesidades de cada alumno. Pero este enfoque único y estandarisado no es apropiado, ya que cada persona tiene su propio estilo y ritmo de aprendizaje.

La IA puede ser utilizada para seguir el desempeño previo de cada estudiante y utilizar esos datos para modificar y ajustar el material de aprendizaje, proporcionando así una experiencia de aprendizaje personalizada. En un curso eLearning, la IA puede hacer un seguimiento del progreso de los alumnos, lo que ayudará a identificar las áreas en las que cada alumno carece de competencia, alterando así el material en consecuencia.

Los ejemplos de aplicación de la inteligencia artificial en la educación recién comienzan. Es sólo el principio, el futuro descubrirá formas innovadoras y fascinantes de enriquecer aún más el aprendizaje.

¡Bienvenido a comentar sobre este tema y compartir tus propios puntos de vista!

09 enero, 2020

¿Qué es la Inteligencia Artificial (Artificial Intelligence)?

Continuo con las reflexiones sobre cómo influye la IA en la educación que comencé en mi anterior post: La inteligencia artificial (IA) y el futuro de la educación.

Términos como inteligencia artificial, machine learning (aprendizaje automático) y deep learning (aprendizaje profundo) resuenan en diferentes ámbitos, tanto empresariales, formativos, políticos, y de salud, entre otros.

¿Qué significan cada uno de estos términos? ¿Qué relación podemos encontrar entre ellos? ¿Cuál es la aplicación específica en el campo educativo?

En general, son técnicas y sistemas informáticos que permiten que un computador realice tareas que normalmente requieren inteligencia humana.

Todo comienza con un algoritmo
Un algoritmo es “un conjunto de instrucciones informáticas diseñadas para realizar una tarea específica” (Techterms)

El aprendizaje automático y el aprendizaje profundo son subconjuntos y aplicaciones de la inteligencia artificial.

Bueno, comencemos desde el principio...

Aprendizaje Automático (Machine Learning)

El Machine Learning extrae conocimiento a través de la experiencia supervisada. El algoritmo es "entrenado" por un operador humano, que le proporciona grandes cantidades de datos.

Machine Learning permite que el computador reconozca objetos específicos en imágenes o videos. La recolección de miles o millones de imágenes es etiquetada por el operador. Por ejemplo, imágenes en las que aparecen gatos. El algoritmo construye un modelo que etiqueta las imágenes que contengan gatos, tal como lo hace un ser humano. Cuando el nivel de precisión alcanzado es alto, el computador "aprendió" cómo reconocer un gato en imágenes y videos.
Con base al conjunto de datos (imágenes de gatos), los algoritmos hacen sus propias inferencias sobre imágenes semejantes y así poder identificar otros tipos de gatos diferenciandolos por ejemplo de un perro.
Las cámaras con reconocimiento facial y el etiquetados de las imágenes que subimos en Facebook utilizan está tecnología.

El Aprendizaje Automático presenta ciertos problemas: El "entrenamiento" consume mucho tiempo. Además, no constituye una verdadera medida de inteligencia de la máquina ya que su "aprendizaje" se apoya en las abstracciones propuestas por el operador humano.


Aprendizaje Profundo (Deep Learning)

El aprendizaje profundo es una evolución del aprendizaje automático que crea modelos jerárquicos cada vez más complejos destinados a imitar los procesos de pensamiento en el cerebro humano.
A diferencia de lo que ocurre con el Aprendizaje Automático, el Aprendizaje Profundo está menos sometido a supervisión.

El Aprendizaje Profundo explora el uso de redes neuronales artificiales, una forma de algoritmo inspirado en la estructura y función del cerebro humano.

Una red neuronal es “adiestrada” o alimentada con grandes cantidades de datos y reglas acerca de las relaciones entre los datos (por ejemplo, “un abuelo es más viejo que el padre de una persona”).

Las redes neuronales artificiales (ANN) constan de capas (o niveles) organizadas jerárquicamente. Las primeras capas son responsables del reconocimiento de detalles específicos, mientras que las capas más profundas detectan y reconocen patrones más abstractos.

Una red neuronal incluye habitualmente un gran número de procesadores en paralelo. Cada uno de ellos especializado en una reducida área de conocimiento y asociado a los datos almacenados en su memoria local.

Por la estructura de la red neuronal artificial, el aprendizaje profundo tiene la capacidad para identificar patrones en datos no estructurados, como imágenes, sonido, vídeo y texto. El aprendizaje profundo transforma sectores, como la atención sanitaria, la energía, las finanzas y el transporte.

El aprendizaje profundo está también vinculado a la construcción de automóviles sin conductor, análisis masivo de datos, sistemas informáticos que se adapten a la experiencia, sin depender de un programador humano, descubrimientos de medicamentos, desarrollo de nuevos materiales, robots con un mayor nivel de consciencia acerca del entorno que los rodea.

Red Neuronal

El aprendizaje profundo utiliza redes neuronales profundas. Una Red Neuronal consta de capas con neuronas. La "profundidad" de la red está definida por el número de capas y neuronas inter-conectadas: capa de entrada (Input Layer), capas ocultas y capa de Salida (Output Layer). El número de capas ocultas y la cantidad de neuronas de cada capa dependen de la complejidad del problema que la red deba resolver.
La capa de entrada recibe los datos de entrada.
Las capas ocultas realizarán cálculos matemáticos con los datos de entrada. Por ejemplo, en un reconocimiento de edificios, una capa se especializa en reconocer bordes, otra en el reconocimiento de colores y texturas, otra en estilos arquitectónicos, etc.

La capa de salida entrega una determinada predicción.
La predicción es el resultado final de los datos de entrada multiplicados por el "peso" asociado a cada conexión y una Función de Activación de cada neurona. Los valores iniciales de peso pueden asignarse aleatoriamente o determinados por la "experiencia" adquirida por la propia red.

Gracias a esta estructura, una red puede aprender a través de la experiencia adquirida por el propio procesamiento de datos.

Entrenamiento de la Red Neuronal

Para entrenando la Red Neuronal se requiere una gran cantidad de Datos de Entrada y una gran capacdad de cálculo computacional.

En un próximo post describiré ejemplos en la web para que ejercites con diferentes algoritmos de IA disponibles en la web.

¡Estás bienvenido a escribir tus comentarios y opinión!

02 enero, 2020

La inteligencia artificial (IA) y el futuro de la educación

Con este post comienzo una serie de reflexiones sobre cómo influye la IA en la educación. Lo haré combinando mis propias reflexiones con reflexiones de estudiosos de IA.
Comienzo con algunas opiniones de Benjamin Herold: Artificial Intelligence and the Future of Education

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La IA y las tecnologías relacionadas con la IA están reformando la economía. Se eliminan algunos puestos de trabajo, cambian muchos otros y se están abriendo áreas de trabajo completamente nuevos.

Es probable que estos cambios tengan grandes implicaciones para el futuro mercado laboral. Pero los economistas y tecnólogos están muy divididos sobre si la IA será un eliminador o creador de empleos, lo que representa un gran desafío para los educadores y los responsables políticos que deben preparar a los estudiantes de hoy para prosperar en un mañana muy incierto.

La inteligencia artificial está cambiando las condiciones del ciudadano comprometido. La educación no sólo prepara a los jóvenes para el trabajo; trata también de asegurar que sean capaces de argumentar, analizar, sintetizar la información y participar en la vida cívica de sus comunidades. Pero a medida que los algoritmos, la inteligencia artificial y los sistemas automatizados de toma de decisiones se introducen en casi todos los aspectos de nuestras vidas, desde las solicitudes de préstamos hasta las citas y las sentencias penales, surgen nuevas preguntas y debates sobre políticas y dilemas éticos.

Las escuelas se enfrentan al desafío de cómo enseñar a los estudiantes a pensar críticamente sobre el papel que estas tecnologías están desempeñando en nuestra sociedad y cómo utilizarlas de manera inteligente y ética. Además, en la era de la IA, es probable que los estudiantes tengan que desarrollar una nueva habilidad de comunicación: la capacidad de hablar eficazmente con máquinas inteligentes. Algunos economistas dicen que esa habilidad podría ser la diferencia entre el éxito y el fracaso en el lugar de trabajo del futuro.

La inteligencia artificial podría jugar un valioso papel para proveer una instrucción más personalizada para todos los estudiantes, cambiando al mismo tiempo el rol de los profesores. Los sistemas de tutoría inteligente hacen incursiones en el aula. Los nuevos programas educativos y plataformas tecnológicas utilizan algoritmos para recomendar contenidos y lecciones para estudiantes individuales, alterando el rol tradicional de los profesores, haciéndolos asumir el papel de "guía" o "facilitador". Y estos sistema generan un gran volúmen de datos sobre los resultados, el rendimiento y el comportamiento de los estudiantes y profesores. Es información que puede ser de gran valor para que tanto los educadores como los administradores utilicen para tomar decisiones y ajustar en tiempo real su trabajo diario.

Algunos educadores ven el creciente papel de la IA como una amenaza a su profesión docente y un peligro para la privacidad de los datos de los estudiantes. Otros adoptan un punto de vista más positivo, viendo en ello el potencial de liberarlos de tareas como dictar clases instructivas y calificar, creando ricas oportunidades de mejora continua y abriendo las puertas a un aprendizaje más significativo de prueba y error por parte de los estudiantes.

¿Cuál es tu opinión?
¡Eres bienvenido con tu opinión!

Descarga Guía: Cómo aplicar la Inteligencia Artificial, en la práctica docente

La IA: una tecnología disruptiva Descarga esta Guía de apoyo: Cómo  aplicar la Inteligencia Artificial en la práctica docente Esta guía pued...