Una red neuronal es un sistema compuesto por un gran número de elementos básicos (Artificial Neurons), agrupados en capas (Layers) y que se encuentran altamente interconectados (Synapses); Esta estructura posee varias entradas y salidas, las cuales serán entrenadas para reaccionar (valores O), de una manera deseada, a los estímulos de entrada (valores I), Estos sistemas emulan, de una cierta manera, al cerebro humano. Requieren aprender a comportarse (Learning) y alguien debe encargarse de enseñarles o entrenarles (Training), en base a un conocimiento previo del entorno del problema.

La neurona artificial es un elemento que posee entradas, salida y memoria la cual se la puede realizar mediante software o hardware. Posee entradas (I) que son ponderadas (w), sumadas y comparadas con un umbral (t).

s = I1 * w1 + I2 * w2 + … + In * wn – t

o = f (s)

Una señal computada de esa manera, es tomada como argumento para una función no lineal (f), la cual determinará el tipo de neurona y en parte el tipo de red neuronal (Neural Network). Esta función puede tener diferentes formas, siendo la más comun la función sigmoidal (Sigmoid Function). A continuación se presentan algunos ejemplos:

Esta tecnología es muy útil en unos pocos y muy especiales problemas. A grandes rasgos, estas aplicaciones son aquellas en las cuales se dispone de un registro de datos y nadie sabe exactamente la estructura y los parámetros que pudieran modelar el problema. En otras palabras, grandes cantidades de datos y mucha incertidumbre en cuanto a la manera de como estos son producidos.

Como ejemplos de las aplicaciones de las redes neuronales se pueden citar: las variaciones en la bolsa de valores, los riesgos en préstamos (Forecasting), el clima local, el reconocimiento de patrones en rostros (Face Pattern Recognition) y la minería de datos (data mining).

Construcción de una red neuronal.

Se pueden realizar de varias maneras. Por ejemplo en hardware utilizando transistores a efecto de campo (FET) o amplificadores operacionales, pero la mayoría de las RN se construyen en software, esto es en programas de computación.

Existen muy buenas y flexibles herramientas disponibles en internet que pueden simular muchos tipos de neuronas, conexiones sinápticas (Synapses) y estructuras.

Estructura de una red neuronal

Es la manera como las unidades (artificial neurons) comunican sus salidas a las entradas de otras unidades. Por lo general estas agrupadas en capas, de manera tal, que las salidas de una capa están completamente conectadas a las entradas de la capa siguiente; en este caso decimos que tenemos una red completamente conectada. Es posible tener redes en las cuales sólo algunas de las unidades están conectadas, también podemos tener conexiones (Synapses) de realimentación, conectando algunas salidas hacia entradas en capas anteriores (no se confunda esto con el “back propagation”).

Para obtener un resultado aceptable, el número de capas debe ser por lo menos tres. No existen evidencias, de que una red con cinco capas resuelva un problema que una red de cuatro capas no pueda. Usualmente se emplean tres o cuatro capas.

• Arquitectura de Computadores, comunicaciones y sistemas.

• Bases de Datos.

• Ingeniería del software.

• Redes Neuronales.

• Inteligencia Computacional Aplicada.

• Seguridad en las tecnologías de sistemas de información.

• Lenguajes y sistemas de información.

• Sistemas de comunicaciones y aplicaciones telemáticas.
• Bioinformática

Por medio de estas líneas que e nombrado anteriormente se puede ver con claridad que aunque son ramas de las informática cada una de ellas tiene su campo de estudio y de aplicación muy amplio.

Por ello seria muy conveniente centrarse en el estudio de uno de ellos o formar su propia línea de investigación y ayudar al avance de la tecnología que crece cada día más.

Un ejemplo muy claro es el WordPress que permite crear al usuario su propio blow y este puede ser administrado y personalizado por quien lo creó, ademas permite que todos quienes visiten el blow puedan comentar los articulos posteados por el creador o administrador del blow.

Los CSS estan orientados a Web 2.0, un ejemplo claro de esto es el Joomla.

Personalmente la utilización de las herramientas creadas orientandose en Web 2.0 son un cambio radical que a sufrido la Web, pues existe mucha diferencia entre las dos etepas de la misma.

• Un lenguaje de definición de Datos
• Un lenguaje de manipulación de datos

La instrucción SELECT es la instrucción mas importante y se utiliza para las consultas, la clausula SELECT indica las columnas y los datos calculados que deben aparecer en la tabla de resultados, mientras que la clausula WHERE selecciona las filas que hay que incluir en la tabla de resultados aplicando las condiciones de búsqueda a las filas de la tabla, hay tres tipos de consultas escalar, de fila y de tabla, a demás permite utilizar las operaciones de conjuntos unión, intersección y diferencia. Además del lenguaje DML incluye las instrucciones de INSERT, UPDATE, DELETE.

Tipos datos SQL de ISO

Identificadores.- Se utilizan para identificar objetos en la BD, cada identificador no puede tener mas de 128 caracteres, debe comenzar con una letra y además no pueden contener espacio

Tipos datos SQL Escalares

• Datos Booleanos.- Están compuestos de los valores de verdad true y false
• Datos de Carácter.- Están compuestos de una sentencia de caracteres extraídos de un conjunto de caracteres definidos por la implementación es decir definido por SQL
• Datos de Bit.,- Se utiliza para definir secuencia de dígitos binarios.

Los datos numéricos exactos se utilizan para definir números con una representación exacta, cada numero esta compuesto por dígitos, por una coma y por un signo.

Los operadores escalares son una expresión que proporciona como resultado de la evaluación un valor escalar. Vamos a considerar 5 tipos distintos de restricciones de integridad que son:

• Datos requeridos
• Restricción de Dominios
• Integridad de entidades
• Integridad referencial
• Restricciones generales.

Para crear una BD se utiliza la palabra CREATE, para la modificación de la definición de una tabla se utiliza ALTER TABLE , para la eliminación DROP TABLE, para la creación de un índice CREATE INDEX, y para la creación de un avista CREATE VIEW

Descargar Tutorial de SQL – Definición y Manipulación de Datos

Combinación Theta.-Define una relación que contenga tuplas del producto cartesiano

Equicombinación.- Produce una relación que contiene las tuplas del producto cartesiano

Combinación Natural.- Es una equicombinación entre las dos relaciones sobre todo los atributos comunes es decir que tengan el mismo nombre.

Combinación Externa.- Es una combinación en la que también se incluyen en la relación resultante las tuplas de R que no tengan valores correspondientes en los atributos comunes S .La ventaja de una combinación externa es que se preserva la información es decir presera las tuplas que se habrían perdido si se utiliza otros tipos de combinación.

 Semicombinación.- Utiliza una combinación de las dos relaciones y luego la proyecta sobre los atributos del primer operando la ventaja es que reduce el número de tuplas que es preciso manejar para formar la combinación.

Las Operaciones de División definen una relación sobre los atributos que está compuesta por el conjunto de tuplas, esta operación resulta útil para un tipo concreto de consulta que suele presentarse con bastante frecuencia en las aplicaciones de las BD.

Las operaciones de Agregación .- Emplea  la lista de funciones de agregación definir una relación sobre la lista de agregación, las principales funciones son count, sum, avg, min, max y las Operaciones de Agrupación.- Son aquellas que agrupa las tuplas de la relación según los atributos de agrupación y luego aplica la lista de funciones de agregación.

Algebra Relacional y Cálculo Realcional

·         Un nombre distinto

·         Cada celda contiene un valor atómico

·         Cada atributo tienen un nombre distinto

·         Cada tupla es diferente

·         El orden de los atributos no tiene importancia

La integridad de entidad es una relación basada es decir ningún atributo de una clave principal puede ser nulo, la integridad de referencia esta nos da a conocer que el valor de la clave externa debe corresponderse con el valor de una clave candidata de alguna tupla en su relación de origen.

 Descargue Tutorial de Modelo Relacional

Existen tres niveles de entornos que son:

Nivel Externo.- Esta compuesto por una serie de diferentes vistas externas de la BD, las vistas externas incluyen aquellas entidades, atributos y relaciones.

Nivel Conceptual.- Describe que datos están almacenados en la BD y las relaciones existentes entra los mismos este nivel contiene la estructura lógica de toda la BD.

Nivel Interno.- como están almacenados los datos en la BD es decir cubre la implementación física de la BD que se necesita para conseguir prestación óptima en tiempo de ejecución y una utilización del espacio de almacenamiento.

Los lenguajes de BD están compuestos de un lenguaje de definición de datos y un lenguaje de manipulación de datos , el lenguaje de definición de datos se lo utiliza para especificar el esquema de la BD, y el lenguaje de manipulaciones datos se emplea tanto para leer como para actualizara se aplica tanto en nivele externo como en los niveles conceptuales, los lenguajes DML procedimentales permiten al usuario decirle al sistema que datos necesita y cual es la forma exacta de extraerlos es decir el usuario debe expresar toda las operaciones de acceso a los datos , en cambio los lenguajes DML no procedimentales permiten al usuario indicar que datos necesita en lugar de cómo hay que extraerlos.

Modelos de Datos y Modelado Conceptual

Es una representación de objetos y sucesos, es decir una colección integrada de conceptos para describir y manipular datos además comprenden tres componentes que son: Parte estructural compuesta por un conjunto de reglas, una parte manipulativa que define los tipos de operaciones y un conjunto de restricciones de integridad que garantiza la precisión de los datos. El Modelo Conceptual es el corazón de la BD da soporte a todas las vistas externas y se apoya a su ves en el esquema interno, a los modelos conceptuales también se suelen denominar modelos lógicos.

Funciones de un SGBD

1. Almacenamiento, extracción y actualización de Datos

2. Un catálogo accesible por el usuario

3. Soporte de transacciones

4. Servicios de Control de concurrencia

5. Servicios de recuperación

6. Servicios de autorización

7. Soporte para la tramitación de datos

8. Servicios de integridad

9. Servicios para mejorar la independencia de los datos

10. Servicios de utilidad

Componentes de un SGBD

· Procesador de consultas

· Gestor de BD

· Gestor de archivos

· Procesador DML

· Compilador DDL

· Gestor de catalogo

Las arquitecturas mas comunes que se utilizan para implementar sistemas de gestión de Base multiusuario son el Teleprocesamiento, La arquitectura de servidor de archivos y la Arquitectura cliente-servidor.

Descarga Tutorial de Entorno de las Bases de Datos

Sistemas Tradicionales Basados en Archivos

El sistema basado en archivos es una colección de programas de aplicación que realizan diversos servicios para los usuarios, los sistemas basados de archivos fueron uno de los primeros intentos para informatizar los sistemas de archivos manuales es decir estos archivos pueden dispones de llaves, o pueden estar ubicadas en aéreas seguras

Limitaciones de la Técnica Basada en Archivos

Existen 5 problemas que son:

·         Separación y Asimilación de Datos.-  Es decir se aíslan los datos en archivos  separados, es mas difícil acceder a los datos que deben estar disponibles, es desarrollo de aplicaciones debe sincronizar el procesamiento de los dos archivos para garantizar que se extraiga los datos correctos.

·         Duplicación de los Datos.- Duplica un desperdicio de recursos, es decir se desperdicia el tiempo en introducir los datos mas de una vez, además se ocupa un espacio de almacenamiento innecesario además puede conducir a que se pierda la integridad de los datos.

·         Dependencia entre los Datos.- Es difícil realizar los cambios a una estructura existente , por lo tanto el programador necesitará identificar todos los programas afectados ,  modificarlos y luego volverlos a probar

·         Formatos de Archivo Incompatibles.- En los programas de aplicación dichas estructuras depende del lenguaje de programación.

·         Consultas Fijas/proliferación de Programas de Aplicación.- Es decir no se incluyen mecanismos de inseguridad o integridad, a demás  los fallos de hardware y software era limitado

Sistemas de Base Datos

Las BD no solo almacenan los datos operacionales de la organización sino también una descripción de dichos datos, es decir la descripción de los datos se conocen con el nombre de catálogo del sistema, al analizar las necesidades de información de una organización tratamos de identificar entidades, atributos y relaciones.

Los programas de Aplicación.- Es un programa informático que interactúa con la BD, los usuarios interactúan con la BD mediante los programas de aplicación que se utilizan para crear y mantener para de esa manera generar la información

Las Vistas.- Permiten que cada usuario disponga de su propia vista de la BD, es decir una vista es un cierto subconjunto de la  BD además tienen algunas ventajas que son:

·         Proporcionan un cierto nivel de seguridad

·         Permiten personalizar la apariencia de la BD

·         Presenta una imagen coherente y estática de la estructura de la BD

Los Componentes de un entorno SGBD son:

Hardware.- Este componente puede ir desde una única computadora personal hasta un único mainframe o una red de computadoras , algunos SGBD solo se ejecutan sobre una plataforma hardware concreta o sobre un sistema operativo particular, mientras que otros se ejecutan sobre un rango mas amplio de plataformas hardware y SO

Software.- Comprende el propio software SGBDS y los programas de aplicación junto con el SO, el SGBD objetivo puede dispones de sus propias herramientas de cuarta generación que permitan el desarrollo rápido de aplicaciones gracias a la existencias de lenguajes de consulta no procedimentales.

Datos.- Los datos son aquellos que actúan como una especia de puente entra los componentes ligeros a la máquina y los componentes ligados al operador humano.

Procedimientos.- Son aquellas instrucciones y reglas que gobiernan el diseño y la utilización de las BD

Personas.- Son aquellas que se relacionan con el sistema.

Diseño de Bases de Datos

En este tema  podemos identificar cuatro tipos distintos de personas que pueden participar en un entorno de  SGBD que son: Administradores de Datos, Diseñadores de BD, Desarrolladores d e Aplicaciones y Usuarios Finales.

Los administradores de Datos son aquellos responsables de gestionar los recursos de los datos , es decir es el responsable de la materialización física de BD incluyendo la implementación y diseño físico de la BD, los diseñadores se pueden distinguir de dos formas los lógicos que son aquellos que identifican los datos , y los diseñadores físicos deciden como materializar el diseño lógico de BD , los desarrolladores de aplicaciones son los que trabajan a  partir de una especificación producida por los analistas de sistemas y los usuarios finales son los clientes de BD.

Ventajas de los  Sistemas de Gestión de BD

•          Control de la Redundancia de las Datos

• ·         Coherencia de los Datos

• ·         Compartición  de Datos

• ·         Integridad en los Datos

• ·         Seguridad

• ·         Mayor nivel de concurrencia

• ·         Mayor productividad

• ·         Mejor accesibilidad de los datos

Desventajas de los  Sistemas de Gestión de BD

• Complejidad

• Tamaño.     Descarga Tutorial de Intruduacción a la Base de Datos

Especialización y Generalización

Este concepto esta asociado con tipos esenciales de entidades conocidas como superclases y subclases, y con el proceso de herencia de atributos.

·         Superclases

Un tipo de entidad que incluye uno o mas subgrupos diferentes de sus instancias, los cuales es preciso representar en un modelo de datos.

·         Subclases.

Es un subgrupo diferenciado de instancias de un tipo de entidad, que necesita ser representado en un modelo de datos.

·         Relaciones entre superclases y subclases.

Cada miembro de una subclase es también miembro de una superclase aunque desempeñan papeles distintos. Algunas superclases pueden tener subclases solapadas, como por ejemplo si uno de los empleados fuera a la vez gerente y miembro de la fuerza de ventas. Podemos utilizar las superclases y subclases para evitar tener que describir diferentes tipos de empleados que posiblemente tengan diferentes atributos, utilizando una única entidad.

·         Herencia de Atributo

Una subclase es una entidad por propio derecho, por ello esta entidad puede tener subclases, La entidad con sus subclases y estas con sus subclases,…etc., se denomina jerarquía de tipos.

Una subclase con más de una superclase se denomina subclase compartida. Es decir un miembro de la subclase compartida debe ser miembro de las superclases asociadas. Como consecuencia la subclase compartida hereda los atributos de todas las superclases, además de poder tener sus propios atributos adicionales. Este proceso se denomina herencia múltiple.

·         Especialización,

Es el proceso de maximizar las diferencias entre miembros de la entidad identificando sus características distintivas.

·         Generalización.

Es el proceso de minimizar las diferencias entre entidades identificando sus características comúnes.

·         Restricciones a la especialización/generalización.

Existen dos restricciones que se le pueden aplicar a la especialización y generalización, estas son:

o   De participación.

Determina si todo miembro de la superclase debe participar como miembro de una subclase.

o   De disyunción.

Describe la relación entre miembros de las subclases e indica si es posible que un miembro de una superclase sea miembro de una subclase o de más de una.

Descarga Tutorial de Modelo entidad-relación avanzado

Se suele cometer el error de ir creando nuevas tablas a medida que se van necesitando, haciendo así el modelo de datos y la construcción física de las tablas simultáneamente. El resultado de esto acaba siendo un sistema de información parcheado, con datos dispersos que terminan por no cumplir adecuadamente los requisitos necesarios.

Entidades y Relaciones

El modelo de datos más extendido es el denominado ENTIDAD/RELACIÓN (E/R) En el modelo E/R se parte de una situación real a partir de la cual se definen entidades y relaciones entre dichas entidades:

Ø  Entidad.- Objeto del mundo real sobre el que queremos almacenar información (Ej: una persona). Las entidades están compuestas de atributos que son los datos que definen el objeto (para la entidad persona serían DNI, nombre, apellidos, dirección,…). De entre los atributos habrá uno o un conjunto de ellos que no se repite; a este atributo o conjunto de atributos se le llama clave de la entidad, (para la entidad persona una clave seria DNI). En toda entidad siempre hay al menos una clave que en el peor de los casos estará formada por todos los atributos de la tabla. Ya que pueden haber varias claves y necesitamos elegir una, lo haremos atendiendo a estas normas:

·         Que sea única.

·         Que se tenga pleno conocimiento de ella.- ¿Por qué en las empresas se asigna a cada cliente un número de cliente?.

·         Que sea mínima, ya que será muy utilizada por el gestor de base de datos.

Ø  Relación.- Asociación entre entidades, sin existencia propia en el mundo real que estamos modelando, pero necesaria para reflejar las interacciones existentes entre entidades. Las relaciones pueden ser de tres tipos:

·         Relaciones 1-1.- Las entidades que intervienen en la relación se asocian una a una (Ej: la entidad HOMBRE, la entidad MUJER y entre ellos la relación MATRIMONIO).

·         Relaciones 1-n.- Una ocurrencia de una entidad está asociada con muchas (n) de otra (Ej: la entidad EMPERSA, la entidad TRABAJADOR y entre ellos la relación TRABAJAR-EN).

·         Relaciones n-n.- Cada ocurrencia, en cualquiera de las dos entidades de la relación, puede estar asociada con muchas (n) de la otra y viceversa (Ej: la entidad ALUMNO, la entidad EMPRESA y entre ellos la relación MATRÍCULA).

Representación gráfica de Entidades y Relaciones

Para asimilar fácilmente un diseño de datos cuando se emplea el modelo E/R se utilizan los siguientes elementos gráficos:

La utilización de estos elementos dará como resultado lo que se denomina el esquema entidad-relación de la base de datos. Los ejemplos que se incluyen en el apartado anterior, gráficamente quedarían como sigue:

Problemas del modelo ER

Existen algunos problemas que se pueden crear al momento de crear un modelo ER. Estos problemas se denominan trampas de conexión que aparecen debido a una mala interpretación del significado de algunas relaciones.

         Tenemos dos clases de trampas de conexión como lo son:

1.    Trampas multiplicativas:

Resulta cuando un modelo representa una relación entre tipos de entidad pero la ruta entre las mismas es ambigua.

2.    Trampas de corte:

                    Resulta cuando un modelo sugiere la existencia de una relación entre ciertos tipos                     de entidad, pero no existe ninguna ruta entre ciertas instancias de entidad.

Descarga Tutorial de Modelo entidad-relación