Fundamentos del Lenguaje Natural
Código: 106584 Créditos ECTS: 6| Titulación | Tipo | Curso | Semestre |
|---|---|---|---|
| 2504392 Inteligencia Artificial | OB | 2 | 2 |
Contacto
- Nombre:
- Alicia Fornes Bisquerra
- Correo electrónico:
- alicia.fornes@uab.cat
Idiomas de los grupos
Puede consutarlo a través de este enlace. Para consultar el idioma necesitará introducir el CÓDIGO de la asignatura. Tenga en cuenta que la información es provisional hasta el 30 de noviembre del 2023.
Equipo docente
- Pau Torras Coloma
Prerrequisitos
No existen requisitos previos oficiales pero se recomienda haber cursado las asignaturas de Fundamentos de Programación I y II, Fundamentos de Matemáticas I y II, Probabilidad y Estadística, Ingeniería de Datos y Fundamentos de Aprendizaje Automático.
Objetivos y contextualización
Este curso proporciona una descripción general de las técnicas fundamentales para el procesamiento del lenguaje natural (Natural Language Processing, NLP), cubriendo los enfoques clásicos para el procesamiento y análisis de texto, el lenguaje y el modelado de secuencias y la representación de texto, mostrando su aplicación a los problemas habituales de NLP. El curso también cubre una introducción a la aplicación de técnicas recientes de aprendizaje profundo a la NLP. El contenido del curso se irá ampliando en cursos opcionales posteriores, donde se profundizarán en los enfoques basados en el aprendizaje profundo, junto con otros temas más avanzados como el análisis semántico, la generación del lenguaje o el procesamiento del habla.
Al final de este curso, los estudiantes podrán:
- Comprender los conceptos y técnicas fundamentales utilizados en NLP.
- Implementar y evaluar varias técnicas de NLP utilizando Python y librerías populares de NLP.
- Aplicar métodos de NLP a problemas del mundo real e interpretar los resultados.
Competencias
- Analizar y resolver problemas de forma efectiva, generando propuestas innovadoras y creativas para alcanzar los objetivos.
- Conocer y aplicar las técnicas del procesamiento del lenguaje natural para la explotación de datos de naturaleza lingüística y la creación y evaluación de los componentes de los sistemas de IA basados en el lenguaje.
- Conocer, comprender, utilizar y aplicar de forma adecuada los fundamentos matemáticos necesarios para desarrollar sistemas de razonamiento, aprendizaje y manipulación de grandes volúmenes de datos.
- Desarrollar pensamiento crítico para analizar de forma fundamentada y argumentada alternativas y propuestas tanto propias como ajenas.
- Elaborar estrategias para formular y solucionar diferentes problemas de aprendizaje de manera científica, creativa, crítica y sistemática, conociendo las capacidades y limitaciones de los diferentes métodos y herramientas existentes.
- Identificar, comprender y aplicar los conceptos y técnicas fundamentales de representación del conocimiento, razonamiento y aprendizaje computacional para la solución de problemas de inteligencia artificial.
- Introducir cambios en los métodos y los procesos del ámbito de conocimiento para dar respuestas innovadoras a las necesidades y demandas de la sociedad.
- Que los estudiantes sepan aplicar sus conocimientos a su trabajo o vocación de una forma profesional y posean las competencias que suelen demostrarse por medio de la elaboración y defensa de argumentos y la resolución de problemas dentro de su área de estudio.
- Trabajar cooperativamente para la consecución de objetivos comunes, asumiendo la propia responsabilidad y respetando el rol de los diferentes miembros del equipo.
Resultados de aprendizaje
- Analizar una situación e identificar sus puntos de mejora.
- Analizar y resolver problemas de forma efectiva, generando propuestas innovadoras y creativas para alcanzar los objetivos.
- Conocer y aplicar técnicas fundamentales de modelado del lenguaje natural y el habla.
- Conocer, aplicar y adaptar metodologías de evaluación y análisis de sistemas de procesamiento del lenguaje natural.
- Conocer, comprender y utilizar representaciones algebraicas de alfabetos, palabras y lenguajes mediante lenguajes formales tales como autómatas y gramáticas.
- Conocer, comprender, utilizar y aplicar los fundamentos matemáticos necesarios para procesamiento del lenguaje natural.
- Desarrollar pensamiento crítico para analizar de forma fundamentada y argumentada alternativas y propuestas tanto propias como ajenas.
- Elaborar soluciones a proyectos específicos de procesamiento del lenguaje natural.
- Entender los conceptos de bias y variance, y poder emplear métodos de preparación de datos y técnicas de regularización para obtener soluciones generalizables a partir de los datos disponibles.
- Identificar situaciones que necesitan un cambio o mejora.
- Que los estudiantes sepan aplicar sus conocimientos a su trabajo o vocación de una forma profesional y posean las competencias que suelen demostrarse por medio de la elaboración y defensa de argumentos y la resolución de problemas dentro de su área de estudio.
- Trabajar cooperativamente para la consecución de objetivos comunes, asumiendo la propia responsabilidad y respetando el rol de los diferentes miembros del equipo.
Contenido
- Introducción a la lingüística y NLP
- Procesamiento de texto básico
- Análisis sintáctico
- Modelado del lenguaje
- Etiquetado de secuencias
- Incrustaciones de texto (text embeddings)
- Aprendizaje profundo para el procesamiento del lenguaje
Metodología
Habrá tres tipos de actividades docentes: clases teóricas, resolución de ejercicios prácticos de forma individual (problemas) y desarrollo de un proyecto en pequeños grupos de 2-3 alumnos.
- Clases de teoría: Presentación de los contenidos teóricos de la asignatura. Para cada uno de los temas estudiados se exponen los principales conceptos teóricos y formulación matemática, así como las correspondientes soluciones algorítmicas.
- Sesiones de laboratorio: Las sesiones de laboratorio tienen como objetivo facilitar la interacción y reforzar la comprensión de los temas tratados en las clases de teoría. Durante las sesiones de laboratorio abordaremos dos tipos de actividades: la resolución de ejercicios prácticos (problemas) y el seguimiento y presentación de proyectos.
2.1. Problemas: Se utilizará un conjunto de problemas para trabajar proporcionados en cuadernos Jupyter que ejemplifican los detalles de codificación de los conceptos expuestos durante las clases de teoría. El trabajo de los problemas se iniciará en clase y deberá ser realizado individualmente por cada alumno en casa. Se requerirá que los estudiantes hagan envíos regulares de su trabajo, que comprenderá la carpeta de problemas (portfolio).
2.2. Proyecto: Se realizará un proyecto durante el semestre, donde los alumnos deberán resolver un problema específico de cierta complejidad. El proyecto se resolverá en pequeños grupos de 2-3 alumnos, donde cada miembro del grupo deberá aportar una parte y juntarla con el resto para obtener la solución final. Estos grupos de trabajo deberán mantenerse hasta el final del semestre y deberán autogestionarse en cuanto a distribución de roles, planificación del trabajo, asignación de tareas, gestión de los recursos disponibles, conflictos, etc. Para desarrollar el proyecto, los grupos trabajarán de forma autónoma, mientras que las sesiones prácticas se utilizarán (1) para que el profesor presente el tema del proyecto y discuta posibles enfoques, (2) para el seguimiento del estado del proyecto y (3) para que los equipos presenten sus resultados finales.
Las actividades anteriores se complementarán con un sistema de tutorías y consultas fuera del horario de clases.
Toda la información de la asignatura y los documentos relacionados que necesiten los alumnos estarán disponibles en el campus virtual (cv.uab.cat).
Dentro del horario marcado por el centro o titulación, se reservarán 15 minutos de una clase para que los alumnos evalúen a sus profesores y sus cursos o módulos a través de cuestionarios.
Nota: se reservarán 15 minutos de una clase dentro del calendario establecido por el centro o por la titulación para que el alumnado rellene las encuestas de evaluación de la actuación del profesorado y de evaluación de la asignatura o módulo.
Actividades
| Título | Horas | ECTS | Resultados de aprendizaje |
|---|---|---|---|
| Tipo: Dirigidas | |||
| Clases de teoría | 25 | 1 | 1, 3, 4, 5, 6, 7, 9, 11 |
| Sesiones de problemas | 16 | 0,64 | 2, 1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10, 11 |
| Sesiones de proyecto | 4 | 0,16 | 2, 1, 3, 4, 6, 7, 8, 11, 12 |
| Tipo: Supervisadas | |||
| Trabajar en el proyecto | 50 | 2 | 2, 1, 3, 6, 8, 11, 12 |
| Tipo: Autónomas | |||
| Estudio individual | 24 | 0,96 | 3, 4, 5, 6, 9, 11 |
| Resolución de problemas (individual) | 25 | 1 | 2, 1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 |
Evaluación
La evaluación se realiza forma continua, por lo que no se ofrece la posibilidad de evaluación única. Para evaluar el nivel de aprendizaje de los alumnos se establece una fórmula que combina la adquisición de conocimientos, la capacidad de resolución de problemas y la capacidad de trabajo en equipo, así como la presentación de los resultados obtenidos.
Nota final
La nota final se calcula de la siguiente forma y en función de las diferentes actividades que se realicen:
Nota final = 0,4 * Nota de teoría + 0,2 * Nota de problemas + 0,4 * Nota de proyecto
Esta fórmula se aplicará siempre que la nota de teoría y del proyecto sea superior a 5. No hay restricción en la nota de los problemas. Si al realizar el cálculo de la fórmula se obtiene >= 5 pero el alumno no alcanza el mínimo exigido en alguna de las actividades de evaluación, entonces se otorgará una calificación final de 4,5.
Nota de teoría
La nota de teoría tiene como objetivo evaluar las capacidades individuales del alumno en cuanto a los contenidos teóricos de la asignatura. Esto se hace de forma continua durante el curso a través de dos exámenes parciales:
Nota de Teoría = 0.5 * Nota Examen 1 + 0.5 * Nota Examen 2
El examen parcial (Examen 1) se realiza a mitad del cuatrimestre y sirve para eliminar parte de la materia si se aprueba. El examen final (Examen 2) se realiza al finalizar el cuatrimestre y sirve para eliminar el resto de asignatura si se aprueba.
Para aprobar la parte de teoría se requerirá que las notas de los exámenes parciales 1 y 2 sean ambas superiores a 4,5 y la media superior a 5,0.
Examen de recuperación: En caso de que la nota de teoría no alcance el nivel adecuado para aprobar, los alumnos podrán realizar un examen de recuperación, destinado a recuperar la parte suspendida (parcial 1, 2 o ambas) del proceso de evaluación continua.
Nota de problemas
El objetivo de los problemas es que el alumno se familiarice con la aplicación práctica de los conceptos teóricos. La entrega regular de los problemas resueltos se utilizará como evidencia de este trabajo.
Para obtener la calificación de los problemas es necesario que más del 50% de los mismos se entreguen durante el semestre. En caso contrario, la nota de los problemas será 0.
En cada uno de los dos exámenes parciales habrá preguntas sobre los problemas de esa parte de la asignatura. La nota final de los problemas será la combinación del portafolio de problemas y de las preguntas del examen.
Nota de problemas = 0.5 * Evaluación del portfolio + 0.5 * Preguntas de examen
Nota del proyecto
El proyecto tiene un peso esencial en la nota global de la asignatura. El desarrollo del proyecto requiere que los alumnos trabajen en grupo y diseñen una solución integral al reto definido. Además, los estudiantes deben demostrar sus habilidades de trabajo en equipo y presentar los resultados en clase.
El proyecto se evalúa a través de su entregable, una presentación oral que los estudiantes realizarán en clase y un proceso de evaluación individual. La participación de los estudiantes en las tres actividades (preparación del entregable, presentación y evaluación individual) es necesaria para obtener la calificación de los proyectos. La calificación se calcula de la siguiente manera:
Nota del Proyecto = 0.6 * Evaluación Entregables + 0.3 * Evaluación Presentación + 0.1 *Evaluación individual
Si al realizar el cálculo anterior se obtiene >= 5 pero el estudiante no participó en alguna de las actividades (entregables, presentación, evaluación individual), entonces se otorgará una calificación final de 4.5 al proyecto correspondiente.
En caso de que se presente el entregable, pero la nota final del proyecto no alcance el mínimo de 5, habrá recuperación del proyecto. En caso de no presentar el entregable o considerarlo copiado, no habrá recuperación y la asignatura será considerada suspendida. La nota máxima del proyecto que se puede obtener en caso de recuperación es de 7.
Notas importantes
Sin perjuicio de otras medidas disciplinarias que se estimen oportunas, y de conformidad con la normativa académica vigente, las actividades de evaluación se suspenderán con cero (0) cuando un alumno incurra en irregularidades académicas que puedan alterar dicha evaluación (por ejemplo, plagiar, copiar, dejar copiar, ...). Las actividades de evaluación calificadas de esta forma y por este procedimiento no serán recuperables. Si necesitas superar alguna de estas actividades de evaluación para aprobar la asignatura, se suspenderá directamente esta asignatura, sin posibilidad de recuperarla en el mismo curso.
En caso de que el estudiante no entregue la solución de problemas, no asista a las sesiones de presentación de proyectos durante las sesiones de laboratorio y no realice ningún examen, la calificación correspondiente será "no evaluable". En otro caso, los "no shows" cuentan como 0 para el cálculo del promedio ponderado.
Para aprobar la asignatura con matrícula de honor, la nota final obtenida deberá ser igual o superior a 9 puntos. Debido a que el número de alumnos con esta distinción no puede exceder el 5% del total de alumnos matriculados en el curso, se otorga a quien obtenga la nota final más alta. En caso de empate, se tendrán en cuenta los resultados de los exámenes parciales.
Actividades de evaluación continuada
| Título | Peso | Horas | ECTS | Resultados de aprendizaje |
|---|---|---|---|---|
| Exámenes | 40 | 4 | 0,16 | 2, 1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 |
| Proyecto | 40 | 2 | 0,08 | 2, 1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12 |
| Resolución de problemas | 20 | 0 | 0 | 2, 1, 3, 4, 8, 9, 11 |
Bibliografía
- D. Jurafsky, JH Martín. Procesamiento del habla y el lenguaje . Tercera edicion. 2021 < https://web.stanford.edu/~jurafsky/slp3/ >
- J. Eisenstein. Procesamiento del lenguaje natural . 2018. Prensa del MIT
- H. Lane, C. Howard, HM Hapke. Procesamiento del lenguaje natural en acción . 2019. Publicaciones de Manning
- Kenny, Dorothy, ed. Traducción automática para todos . Prensa científica lingüística, 2022. < https://langsci-press.org/catalog/book/342 > _ _
- Rowe, Bruce M. y Diane P. Levine. Una breve introducción a la lingüística . Routledge, 2018.
Software
Para los problemas y proyectos del curso utilizaremos Python, junto con algunas librerías de Python para NLP que se especificarán durante el curso.