Modelo para la valoracin de Burnout en el personal mdico del Hospital Luis G Dvila Tulcn empleando Inteligencia artificial

 

Model for assessing burnout in medical staff at the Luis G. Dvila Hospital in Tulcn using artificial intelligence

 

Modelo para avaliar o burnout na equipa mdica do Hospital Luis G. Dvila em Tulcn com recurso a inteligncia artificial

 

Luis G. Romero Mejia I
luisg.romero@unach.edu.ec 
https://orcid.org/0009-0006-0037-5955
Erick P. Herrera Granda II
erick.herrera@epn.edu.ec 
https://orcid.org/0000-0002-3490-7917
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Correspondencia: luisg.romero@unach.edu.ec

Ciencias de la Salud

Artculo de Investigacin

 

 

* Recibido: 13 de julio de 2025 *Aceptado: 20 de agosto de 2025 * Publicado: 26 de septiembre de 2025

 

        I.            Maestrante de la Universidad Nacional de Chimborazo, Ecuador.

      II.            Departamento de Informtica y Ciencias de la Computacin, Escuela Politcnica Nacional, Quito 170525, Laboratorio de Simulacin Numrica y Acstica, LASINAC, Escuela Politcnica Nacional, Quito 170525, Av. Antonio Jos de Sucre, Riobamba, Ecuador.


Resumen

Este estudio desarroll un modelo de inteligencia artificial para evaluar el sndrome de Burnout en el personal mdico del Hospital Luis G. Dvila (Ecuador), recopilando datos de 165 profesionales con 20 variables categricas y 22 ordinales. Tras preprocesar los datos con distancias de Mahalanobis y PCA, se conservaron 91 predictores codificados numricamente. Mediante un riguroso protocolo que evalu ms de 500 arquitecturas, se eligi una red neuronal ptima de dos capas ocultas (155 y 91 neuronas), logrando una precisin superior al 90%, muy por encima de la regresin logstica multinomial (11,17%). El modelo se implement en R y Python usando TensorFlow y Keras. El anlisis de correlacin ajustado indic que horas de carga laboral, volumen de pacientes y percepcin emocional fueron los predictores ms influyentes. Este enfoque demostr la eficacia de la IA para la deteccin y personalizacin diagnstica del Burnout en contextos hospitalarios locales, ofreciendo una herramienta escalable y automatizada para la prevencin temprana de este sndrome ocupacional.

Palabras clave: inteligencia artificial; redes neuronales; sndrome de Burnout; tcnicas avanzadas de aprendizaje automtico.

 

Abstract

This study developed an artificial intelligence model to assess burnout syndrome in the medical staff of Luis G. Dvila Hospital (Ecuador), collecting data from 165 professionals with 20 categorical and 22 ordinal variables. After preprocessing the data with Mahalanobis distances and PCA, 91 numerically coded predictors were retained. Through a rigorous protocol that evaluated more than 500 architectures, an optimal two-hidden-layer neural network (155 and 91 neurons) was chosen, achieving an accuracy greater than 90%, well above multinomial logistic regression (11.17%). The model was implemented in R and Python using TensorFlow and Keras. Adjusted correlation analysis indicated that workload hours, patient volume, and emotional perception were the most influential predictors. This approach demonstrated the effectiveness of AI for the detection and personalized diagnosis of burnout in local hospital settings, offering a scalable and automated tool for the early prevention of this occupational syndrome.

Keywords: artificial intelligence; neural networks; burnout syndrome; advanced machine learning techniques.

 

Resumo

Este estudo desenvolveu um modelo de inteligncia artificial para avaliar a sndrome de burnout na equipa mdica do Hospital Luis G. Dvila (Equador), recolhendo dados de 165 profissionais com 20 variveis ​​categricas e 22 ordinais. Aps o pr-processamento dos dados com as distncias de Mahalanobis e ACP, foram retidos 91 preditores codificados numericamente. Atravs de um protocolo rigoroso que avaliou mais de 500 arquiteturas, foi escolhida uma rede neural tima de duas camadas ocultas (155 e 91 neurnios), conseguindo uma preciso superior a 90%, muito acima da regresso logstica multinomial (11,17%). O modelo foi implementado em R e Python usando o TensorFlow e o Keras. A anlise de correlao ajustada indicou que as horas de trabalho, o volume de doentes e a perceo emocional foram os preditores mais influentes. Esta abordagem demonstrou a eficcia da IA ​​para a deteo e diagnstico personalizado de burnout em ambientes hospitalares locais, oferecendo uma ferramenta escalvel e automatizada para a preveno precoce desta sndrome ocupacional.

Palavras-chave: inteligncia artificial; redes neuronais; sndrome de burnout; tcnicas avanadas de aprendizagem automtica.

 

Introduccin

El personal mdico hospitalario enfrenta alta demanda fsica y emocional, relegando su bienestar y exponindose a estrs crnico que puede derivar en el sndrome de Burnout, caracterizado por agotamiento emocional, despersonalizacin y baja realizacin personal, afectando la calidad del servicio y la seguridad del paciente. Reconocido como enfermedad laboral por la OMS desde 2022, el Burnout surge del estrs crnico mal gestionado en el entorno laboral, siendo su deteccin temprana esencial, especialmente en hospitales pblicos donde los recursos son limitados y el diagnstico suele depender de evaluaciones subjetivas, lo que retrasa la intervencin.

Este trabajo propone un modelo automatizado basado en inteligencia artificial para valorar el Burnout en personal mdico hospitalario, usando instrumentos validados y modelos como clasificadores binarios y redes neuronales profundas, lo cual facilita la identificacin de factores de riesgo sin intervencin directa. Se emplea un diseo mixto para lograr inferencias slidas sobre los factores psicosociales en el entorno hospitalario. La IA representa un avance en la gestin de riesgos, aunque requiere integrarse en modelos de salud ocupacional complementarios. El valor del estudio reside en su potencial para promover consciencia y accin en un problema que afecta la vida profesional y la calidad del sistema sanitario.

Los antecedentes investigativos recientes han fortalecido este enfoque. Diversos estudios han abordado la prediccin del Burnout mediante herramientas avanzadas de anlisis multivariante y aprendizaje automtico. Para, Caldern-De la Cruz y Merino-Soto (2020) analizaron la estructura interna del Maslach Burnout Inventory empleando tcnicas estadsticas avanzadas para validacin. En el mbito del aprendizaje automtico, los primeros desarrollos incluyen aplicaciones de redes neuronales artificiales, mostrando rendimientos superiores a los mtodos estadsticos convencionales, como reportan diferentes autores [1-3]. Otras investigaciones han incorporado datos fisiolgicos y psicomtricos a travs de dispositivos wearables y anlisis en tiempo real, incrementando la precisin diagnstica [4-7].

Estudios recientes tambin han enfatizado la seleccin de caractersticas y la robustez de los modelos, empleando tcnicas como el Anlisis de Componentes Principales (PCA) y el algoritmo de clusterizacin Kamila, logrando precisiones cercanas al 97% [8-17]. El contexto de crisis, particularmente la pandemia de COVID-19, ha demostrado la importancia de modelos adaptables que consideran variables sociodemogrficas, biomarcadores e informacin contextual [18-19]. As, la evolucin de estas tcnicas refleja una tendencia hacia sistemas predictivos integrados y multidimensionales, capaces de combinar datos tradicionales de cuestionarios, seales biolgicas y criterios sociodemogrficos.

En este marco, el presente estudio propone e implementa un modelo automatizado basado en inteligencia artificial para la valoracin del sndrome de Burnout en el personal mdico del Hospital Luis G. Dvila, haciendo uso de mtodos estadsticos multivariados y aprendizaje profundo, con el objetivo de atender de manera eficiente uno de los problemas ms crticos en salud ocupacional actual.

 

Materiales y mtodos

La investigacin se propuso como objetivo determinar los factores de riesgo del sndrome de Burnout en el personal mdico y de enfermera del Hospital Luis G. Dvila, mediante el desarrollo de un modelo automatizado de valoracin basado en tcnicas de inteligencia artificial y anlisis multivariante. El estudio adopta un enfoque mixto (cuantitativo-cualitativo), predominando el componente cuantitativo. Se trata de una investigacin no experimental y transversal, de tipo aplicativo y explicativo. El nivel es correlacional-predictivo, orientado a identificar patrones y factores de riesgo que inciden en la presentacin del Burnout y su magnitud en la poblacin objetivo. La poblacin estuvo compuesta por la totalidad del personal mdico y de enfermera activo en el Hospital Luis G. Dvila durante el perodo de estudio, sumando 165 participantes, quienes constituyeron la muestra total por muestra censal.

Los instrumentos de recoleccin de datos para la informacin cuantitativa, se emple el Inventario Maslach de Burnout (MBI), con 22 tems que evalan las dimensiones de cansancio emocional, despersonalizacin y realizacin personal. Complementariamente, se aplicaron encuestas sociodemogrficas, incorporando 20 variables categricas (edad, gnero, estado civil, hijos, tiempo en la profesin, horas de trabajo). Para la obtencin de los datos cualitativos y para recoger percepciones sobre el entorno laboral, estabilidad emocional y procesos de afrontamiento, se usaron entrevistas semiestructuradas y consultas abiertas con expertos del rea de salud.

El anlisis de los datos cuantitativos incluy imputacin de datos faltantes por K-Nearest Neighbors, deteccin de valores atpicos mediante distancia de Mahalanobis, reduccin de dimensionalidad con Anlisis de Componentes Principales (PCA), y codificacin dummy de variables categricas. Para la prediccin del Burnout, se construyeron modelos de redes neuronales profundas (Deep Learning) utilizando TensorFlow y Keras en R y Python. La arquitectura ptima se seleccion con base en precisin, error cuadrtico medio y capacidad predictiva. Para el anlisis de los datos cualitativos, se analiz mediante categorizacin temtica y triangulacin con los datos cuantitativos, permitiendo interpretar factores percibidos como influyentes o protectores frente al Burnout, contextualizando los resultados y validando el modelo automatizado.

 

Resultados

 

Tabla 1. Formato y ejemplo de etiquetas empleadas como variables de respuesta para el proceso de entrenamiento

Cansancio alto

Cansancio medio

Cansancio bajo

Despersonalizacin alta

Despersonalizacin media

Despersonalizacin baja

Realizacin personal alta

Realizacin personal media

Realizacin personal baja

1

0

0

1

0

0

0

0

1

 

La Tabla 1 ejemplifica el sistema de etiquetado utilizado en el entrenamiento del modelo de red neuronal para el sndrome de Burnout, donde cada participante recibe una etiqueta (1 = presencia, 0 = ausencia) en los niveles alto, medio o bajo de las dimensiones: cansancio emocional, despersonalizacin y realizacin personal. La codificacin dummy permite clasificar simultneamente mltiples perfiles de riesgo, por ejemplo, alguien con puntaje 1 en las tres dimensiones se considera en alto riesgo de Burnout. Este esquema favorece la precisin del diagnstico y la personalizacin de intervenciones, permitiendo identificar qu dimensin crtica predomina para la toma de decisiones focalizadas en el personal de salud.

La diversidad multivariada, categrica y ordinal del instrumento impidi usar tcnicas estadsticas clsicas, lo que llev a emplear redes neuronales artificiales y Deep Learning por su alta capacidad para procesar variables no lineales. El procesamiento se realiz en R y Python (Anaconda), integrando TensorFlow 2.1 y Keras con reticulate. Se imputaron 17 datos faltantes (0.011%) usando KNN (VIM) y se analizaron observaciones atpicas con distancias de Mahalanobis (punto de corte 297.7523, chi-cuadrado, 99.9%), sin detectar casos extremos, manteniendo la base con 165 observaciones. Posteriormente, se trasformaron variables categricas y binarias a dummies (recipes, tidyverse), generando una matriz de 100 variables: 91 predictores y variables de respuesta segn las etiquetas de la Tabla 2. La integridad del conjunto se verific con ggplot2 y GGally, y los resultados se muestran en la Tabla 2.

 

Tabla 2. Estadsticos descriptivos de cada variable que conforma la base de datos

Variable name

n.missing

complete.rate

num.mean

num.sd

num

p0

num

p25

num

p50

num

p75

num

p100

HaPadecidoBurnout

0

1

0.08571429

0.28094686

0

0

0

0

1

ServCentEst

0

1

0.05

0.21872752

0

0

0

0

1

ServCentEstAislaResp

0

1

0.00714286

0.08451543

0

0

0

0

1

ServCentObste

0

1

0.14285714

0.35118358

0

0

0

0

1

ServCentQuirurg

0

1

0.09285714

0.29127427

0

0

0

0

1

ServCirugia

0

1

0.09285714

0.29127427

0

0

0

0

1

ServConsExt

0

1

0.03571429

0.18624322

0

0

0

0

1

ServEmergencia

0

1

0.12857143

0.33592688

0

0

0

0

1

ServGinec

0

1

0.07857143

0.27003483

0

0

0

0

1

ServMedcInter

0

1

0.11428571

0.31930037

0

0

0

0

1

ServNeonato

0

1

0.08571429

0.28094686

0

0

0

0

1

ServPediat

0

1

0.05

0.21872752

0

0

0

0

1

ServUCI

0

1

0.12142857

0.32779747

0

0

0

0

1

Edad18a30

0

1

0.32857143

0.4713803

0

0

0

1

1

Edad31a45

0

1

0.60714286

0.49013915

0

0

1

1

1

Edad46a60

0

1

0.06428571

0.24614186

0

0

0

0

1

GeneroFem

0

1

0.91428571

0.28094686

0

1

1

1

1

EstadoCivCas

0

1

0.42857143

0.49664858

0

0

0

1

1

EstadoCivDiv

0

1

0.12857143

0.33592688

0

0

0

0

1

EstadoCivSolt

0

1

0.25714286

0.43862815

0

0

0

1

1

EstadoCivUniLib

0

1

0.17142857

0.37823629

0

0

0

0

1

EstadoCivViud

0

1

0.01428571

0.11909215

0

0

0

0

1

X1Hijo

0

1

0.35

0.47868224

0

0

0

1

1

X2Hijos

0

1

0.37857143

0.48677262

0

0

0

1

1

X3Hijos

0

1

0.07857143

0.27003483

0

0

0

0

1

Masde3Hijos

0

1

0.03571429

0.18624322

0

0

0

0

1

NingunHijo

0

1

0.15714286

0.36524218

0

0

0

0

1

SituLabNombra

0

1

0.6

0.49165701

0

0

1

1

1

SituLabOcas

0

1

0.08571429

0.28094686

0

0

0

0

1

SituLabTiempDet

0

1

0.31428571

0.46589767

0

0

0

1

1

TEjerceProf1a5

0

1

0.29285714

0.45670746

0

0

0

1

1

TEjerceProf10a20

0

1

0.12142857

0.32779747

0

0

0

0

1

TEjerceProf20a30

0

1

0.02142857

0.14532807

0

0

0

0

1

TEjerceProf5a10

0

1

0.55714286

0.49850754

0

0

1

1

1

TEjerceProfmas30

0

1

0.00714286

0.08451543

0

0

0

0

1

HorDTrab12h

0

1

0.53571429

0.50051361

0

0

1

1

1

HorDTrab8h

0

1

0.18571429

0.39027226

0

0

0

0

1

HorDTrabMas12h

0

1

0.26428571

0.44253544

0

0

0

1

1

HorDTrabMen8

0

1

0.01428571

0.11909215

0

0

0

0

1

NumPacient10a20

0

1

0.31428571

0.46589767

0

0

0

1

1

NumPacient5a10

0

1

0.27857143

0.44990578

0

0

0

1

1

NumPacientMas20

0

1

0.33571429

0.47393522

0

0

0

1

1

NumPacientMen5

0

1

0.07142857

0.25846412

0

0

0

0

1

DiasLib1a2

0

1

0.75714286

0.43034917

0

1

1

1

1

DiasLibMas3

0

1

0.2

0.40143627

0

0

0

0

1

DiasLiNing

0

1

0.04285714

0.20326219

0

0

0

0

1

NumComid2

0

1

0.25

0.43456751

0

0

0

0.25

1

NumComid3

0

1

0.6

0.49165701

0

0

1

1

1

NumComidMas3

0

1

0.15

0.35835355

0

0

0

0

1

EnferRiesArtrit

0

1

0.02857143

0.16719683

0

0

0

0

1

EnferRiesDiabt

0

1

0.02857143

0.16719683

0

0

0

0

1

EnferRiegCoraz

0

1

0.01428571

0.11909215

0

0

0

0

1

EnferRiegHipert

0

1

0.07857143

0.27003483

0

0

0

0

1

EnferRiegNing

0

1

0.80714286

0.39595851

0

1

1

1

1

EnferRiegCronic

0

1

0.04285714

0.20326219

0

0

0

0

1

MedProtcAvecs

0

1

0.73571429

0.44253544

0

0

1

1

1

MedProtcNunc

0

1

0.17857143

0.38436825

0

0

0

0

1

MedProtcSiempr

0

1

0.08571429

0.28094686

0

0

0

0

1

TrabAreaAisl1a3

0

1

0.52142857

0.50133429

0

0

1

1

1

TrabAreaAisl3a6

0

1

0.30714286

0.46296555

0

0

0

1

1

TrabAreaAislNunc

0

1

0.10714286

0.31040536

0

0

0

0

1

TrabAreaAisTodTiemp

0

1

0.06428571

0.24614186

0

0

0

0

1

PercTrabAngs

31

0.77857143

0.19266055

0.39621039

0

0

0

0

1

PercTrabAncied

0

1

0.11428571

0.31930037

0

0

0

0

1

PercTrabIncer

0

1

0.15

0.35835355

0

0

0

0

1

PercTrabMied

0

1

0.25714286

0.43862815

0

0

0

1

1

PercTrabNing

0

1

0.09285714

0.29127427

0

0

0

0

1

PercTrabPreoc

0

1

0.21428571

0.41179925

0

0

0

0

1

PercTrabTranq

0

1

0.02142857

0.14532807

0

0

0

0

1

p1

0

1

2.87142857

1.59063291

0

2

3

4

6

p2

0

1

2.82142857

1.56980436

0

2

3

4

6

p3

0

1

2.65714286

1.58577956

0

1

3

4

6

p4

0

1

3.44285714

1.64588621

0

2

3

5

6

p5

0

1

2.55

1.65483812

0

1

3

4

6

p6

0

1

2.82857143

1.83468915

0

1

3

4

6

p7

0

1

3.45714286

1.65068736

0

2

3

5

6

p8

0

1

2.85

1.68328644

0

1.75

3

4

6

p9

0

1

3.33571429

1.72000801

0

2

3

4.25

6

p10

0

1

2.97142857

1.53586784

0

2

3

4

6

p11

0

1

2.92142857

1.68816386

0

2

3

4

6

p12

0

1

3.75

1.61434665

0

3

4

5

6

p13

0

1

2.95714286

1.87705352

0

1.75

3

4

6

p14

0

1

3.20714286

1.61600105

0

2

3.5

4

6

p15

0

1

2.79285714

1.71114177

0

1

3

4

6

p16

0

1

2.71428571

1.61506271

0

2

3

4

6

p17

0

1

3.06428571

1.73914191

0

2

3

4

6

p18

0

1

3.23571429

1.83730611

0

2

3

5

6

p19

0

1

3.45

1.63295645

0

2

4

5

6

p20

0

1

2.61428571

1.69461999

0

1

3

4

6

p21

0

1

3.2

1.6758977

0

2

3

5

6

p22

0

1

2.5

1.67289006

0

1

3

4

6

cansancioAlto

0

1

0.57142857

0.49664858

0

0

1

1

1

cansancioMedio

0

1

0.23571429

0.42596846

0

0

0

0

1

cansancioBajo

0

1

0.19285714

0.39595851

0

0

0

0

1

despersAlto

0

1

0.8

0.40143627

0

1

1

1

1

despersMedio

0

1

0.11428571

0.31930037

0

0

0

0

1

despersBajo

0

1

0.08571429

0.28094686

0

0

0

0

1

realizAlto

0

1

0.1

0.3010772

0

0

0

0

1

realizMedio

0

1

0.05714286

0.23294883

0

0

0

0

1

realizBajo

0

1

0.84285714

0.36524218

0

1

1

1

1

 

La Tabla 2 muestra que la matriz analtica final qued sin valores atpicos ni faltantes, y todas las 100 variables conservaron varianza distinta de cero. Segn la Tabla 1, el patrn de dispersin heterogneo justific agregar una capa de normalizacin en la entrada, implementada en Keras con layer_normalization y adapt, para asegurar escalas homogneas y evitar distorsiones en los gradientes. La variable de respuesta se codific como dummy, lo que permiti tener nueve neuronas en la capa de salidauna por cada categora del Burnoututilizando la funcin to_categorical de Keras, optimizando la clasificacin y personalizacin diagnstica.

Regresin logstica multinomial. La regresin logstica multinomial se aplic como tcnica clsica de contraste para evaluar el desempeo frente a mtodos de machine learning. El modelo se construy con las 91 variables regresoras y las nueve categoras de respuesta, ajustando nueve modelos GLM mediante la funcin glm de R. Solo 17 variables resultaron significativas, con valores de AIC = 423.76, Null deviance = 425.517 y Residual deviance = 87.23, logrando una precisin de 11.1713%. Estos resultados evidencian que la regresin logstica presenta limitaciones sustanciales para explicar adecuadamente la estructura compleja de relaciones entre las variables del instrumento propuesto, lo que justifica el uso de tcnicas multivariantes ms avanzadas como las redes neuronales.

Arquitectura de la red neuronal. Un protocolo experimental exhaustivo suele ser un excelente recurso para la identificacin de una arquitectura apropiada para la red neuronal [21], [23], [24], [25], motivo por el cual se disearon arquitecturas de redes neuronales poco profundas y profundas para optimizar la clasificacin. La topologa ptima se determin mediante una metodologa dual que combin anlisis de componentes principales (PCA) para establecer el nmero ptimo de capas ocultas [23], [25]; y exploracin sistemtica de todas las configuraciones posibles de neuronas en las capas ocultas, . El PCA, ejecutado en R con la funcin princomp, permiti estimar los factores mnimos para explicar la varianza y segn , relacionarlos con el posible nmero de capas ocultas [26], [27], con resultados presentados en la Tabla 3 y la Figura 1.

 

Tabla 3. Resultados del anlisis de componentes principales ejecutado sobre la base de datos.

Components

Comp.1

Comp.2

Comp.3

Comp.4

Comp.5

Comp.6

Standard deviation

2.4199943

1.9833445

1.5326758

1.4910753

1.1967514

1.08416893

Proportion of variance

0.3451002

0.2317997

0.1384258

0.1310134

0.0843965

0.06926446

Cumulative proportion

0.3451002

0.5768998

0.7153257

0.8463390

0.9307355

0.9999999

 

Fig. 1. Proporcin acumulada de varianza para cada nmero de componentes obtenido mediante el PCA.

 

Como se puede observar en la Figura 1 y siguiendo las recomendaciones de [23], se puede considerar un nmero de capas ocultas similar al nmero de componentes principales hasta donde el modelo es capaz de explicar cerca del 7-% de la varianza del conjunto de datos. Por lo que en este estudio se estudiaron las arquitecturas poco profundas de una capa oculta y las arquitecturas profundas de 2 y 3 capas ocultas.

Modelo secuencial de una capa oculta. La arquitectura del modelo comenz con una red neuronal superficial de una sola capa oculta, optimizada iterativamente para distintas configuraciones. Se emple funcin de activacin ReLU, regularizacin L2 e inicializacin Glorot con distribucin normal, adems de Dropout (80% activas, 20% inactivas) para mitigar el desvanecimiento de gradiente. El entrenamiento se realiz con Adam (learning-rate 0.1, decaimiento 1/500, momentum 0.8, β_1=0.9, β_2=0.999, AMSGrad activado). El rango explorado fue de 49 a 198 neuronas en la capa oculta, equivalente a la mitad y el doble de las 91 entradas. Los resultados de rendimiento se detallan en la Tabla 4 y Figura 2.

 

Tabla 4. Mtricas de desempeo para diferentes configuraciones de redes neuronales con una sola capa oculta

Nmero de neuronas

loss

accuracy

mse

Nmero de neuronas

loss

accuracy

mse

Nmero de neuronas

loss

accuracy

mse

45

160331.328

0.2800

0.2311

91

240548.203

0.0400

0.2489

137

330961.313

0.0400

0.2311

46

140017.438

0.0800

0.2489

92

254799.188

0.1200

0.2400

138

361611.969

0.5200

0.2311

47

118626.773

0.1200

0.2490

93

243579.094

0.4400

0.2489

139

327058.031

0.2000

0.2311

48

121305.094

0.2400

0.2391

94

238771.313

0.2400

0.2311

140

347537.625

0.1600

0.2311

49

147720.578

0.1600

0.2311

95

233307.906

0.2000

0.2311

141

345846.813

0.2800

0.2568

50

133639.000

0.5200

0.2667

96

227600.188

0.1200

0.2400

142

314094.031

0.1600

0.2400

51

128572.727

0.1600

0.2489

97

242639.141

0.1600

0.2401

143

346704.969

0.2400

0.2311

52

138149.750

0.5600

0.2667

98

232196.063

0.5200

0.2489

144

333336.313

0.3600

0.2489

53

121436.820

0.4400

0.2667

99

219918.578

0.2000

0.2311

145

347330.375

0.2800

0.2400

54

130958.391

0.2000

0.2578

100

259497.844

0.4400

0.2750

146

348300.563

0.4800

0.2222

55

131380.891

0.5600

0.2391

101

241518.594

0.5200

0.2400

147

347107.375

0.4800

0.2379

56

153569.000

0.2000

0.2400

102

249220.094

0.2000

0.2311

148

358163.719

0.4800

0.2570

57

178125.813

0.1600

0.2222

103

228260.922

0.0800

0.2488

149

357707.000

0.1600

0.2400

58

147290.922

0.5200

0.2311

104

263130.813

0.1600

0.2400

150

358336.125

0.5600

0.2489

59

154168.281

0.1200

0.2489

105

259715.688

0.1600

0.2489

151

348004.094

0.3600

0.2400

60

172128.141

0.3600

0.2667

106

255264.984

0.1200

0.2333

152

357371.750

0.1600

0.2400

61

162998.391

0.4800

0.2667

107

286147.125

0.7600

0.2400

153

378329.688

0.1200

0.2311

62

166027.703

0.1200

0.2400

108

269276.375

0.1200

0.2302

154

347288.000

0.6000

0.2489

63

180733.906

0.4800

0.2400

109

261327.547

0.2000

0.2383

155

407395.875

0.8400

0.2400

64

173817.281

0.0800

0.2400

110

253157.594

0.3200

0.2400

156

365895.969

0.2400

0.2488

65

151692.359

0.7600

0.2400

111

268693.375

0.1200

0.2400

157

376147.969

0.1600

0.2400

66

186751.906

0.1600

0.2311

112

298651.250

0.4400

0.2400

158

400106.250

0.1200

0.2400

67

194191.906

0.4000

0.2400

113

275406.625

0.2400

0.2311

159

398384.281

0.0800

0.2400

68

166839.375

0.4800

0.2489

114

259389.500

0.0800

0.2311

160

397585.375

0.2400

0.2400

69

199718.313

0.5200

0.2482

115

274496.531

0.5200

0.2400

161

353684.594

0.2400

0.2311

70

189264.188

0.0800

0.2489

116

295861.250

0.4000

0.2400

162

401619.875

0.5600

0.2489

71

187359.453

0.2400

0.2400

117

288668.594

0.4800

0.2383

163

421932.875

0.5200

0.2489

72

168157.188

0.0800

0.2400

118

262933.656

0.5200

0.2391

164

412344.563

0.3200

0.2489

73

163023.250

0.0800

0.2489

119

290336.906

0.2400

0.2482

165

404491.750

0.2800

0.2400

74

171470.234

0.2800

0.2488

120

270585.125

0.3200

0.2311

166

376811.250

0.3200

0.2311

75

188804.453

0.3200

0.2400

121

302180.125

0.6800

0.2489

167

401754.969

0.5600

0.2489

76

190678.953

0.4800

0.2489

122

284531.125

0.2000

0.2489

168

381489.188

0.4000

0.2400

77

195812.406

0.0800

0.2298

123

309503.375

0.3200

0.2400

169

384815.688

0.0800

0.2400

78

199594.781

0.3200

0.2290

124

317697.031

0.2800

0.2578

170

445795.750

0.4000

0.2400

79

220475.047

0.0000

0.2400

125

307946.875

0.2400

0.2311

171

379352.031

0.4400

0.2489

80

196039.313

0.1200

0.2400

126

307225.969

0.1600

0.2399

172

420531.094

0.2000

0.2311

81

196831.922

0.1200

0.2489

127

314118.844

0.6400

0.2667

173

409312.313

0.1600

0.2311

82

191969.047

0.4800

0.2397

128

293358.750

0.4000

0.2489

174

388220.875

0.5200

0.2489

83

209771.594

0.2400

0.2389

129

300699.281

0.2000

0.2311

175

412753.375

0.1200

0.2489

84

206976.594

0.4400

0.2489

130

336299.375

0.1200

0.2489

176

448422.281

0.1600

0.2311

85

201061.547

0.1600

0.2489

131

332458.281

0.4000

0.2378

177

398471.875

0.4400

0.2489

86

201443.406

0.4400

0.2666

132

322649.313

0.2000

0.2311

178

444766.406

0.2000

0.2400

87

196024.766

0.5200

0.2302

133

322849.875

0.1200

0.2489

179

433758.844

0.6400

0.2477

88

218906.453

0.0800

0.2391

134

320437.281

0.2000

0.2293

180

461970.031

0.3600

0.2489

89

212657.781

0.1600

0.2400

135

297572.344

0.4800

0.2489

181

443249.688

0.4000

0.2292

90

209209.313

0.0800

0.2489

136

335196.844

0.2000

0.2311

182

462344.000

0.2000

0.2400

 

Fig. 2. Accuracy, Loss y MSE para cada uno de los 137 modelos de una sola capa oculta entrenado considerando diversas alternativas de nmero de neuronas en la primera capa oculta.

 

El anlisis de la Tabla 4 y Figura 2 mostr que la arquitectura con 155 neuronas en la primera capa oculta logr la mejor precisin (84%), por lo cual fue utilizada como modelo ptimo y base para transferencia de aprendizaje en modelos con dos capas ocultas. La Figura 2 evidenci que el incremento de neuronas usualmente eleva el Loss y reduce el MSE, pero no siempre mejora la precisin, subrayando que una mayor cantidad de neuronas no garantiza un mejor desempeo. El entrenamiento iterativo y la arquitectura final se ilustran en las Figuras 3 y 4.

 

Fig. 3. Proceso de entrenamiento de la red neuronal propuesta de una capa oculta

 

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Fig. 4. Arquitectura de la red neuronal propuesta de una capa oculta

 

Modelo secuencial de dos capas ocultas. Se evalu un modelo secuencial de dos capas ocultas (Deep Learning) buscando superar el desempeo del de una capa. Se exploraron mltiples configuraciones con algoritmo iterativo, utilizando ReLU, regularizacin L2, inicializacin Glorot (σ=1, μ=0) y Dropout (80% neuronas activas), y se entren con Adam (learning-rate 0.1, decaimiento 1/500, momentum 0.8, β_1=0.9, β_2=0.999, AMSGrad). El nmero ptimo de neuronas para la segunda capa se busc exhaustivamente entre 77 y 310 (la mitad a doble de las 155 entradas). El rendimiento de cada configuracin est detallado en la Tabla 5 y Figura 5.

 

Tabla 5. Mtricas de desempeo para diferentes configuraciones de redes neuronales con dos capas ocultas.

Nmero de neuronas

loss

accuracy

mse

Nmero de neuronas

loss

accuracy

mse

Nmero de neuronas

loss

accuracy

mse

77

461226432

0.0200

0.2578

156

1085371264

0.0200

0.2578

234

4015490560

0.0200

0.2311

78

682906432

0.0200

0.2311

157

1211634304

0.0200

0.2578

235

2327937024

0.0200

0.2311

79

675465408

0.0200

0.2311

158

2108609792

0.6600

0.2667

236

1964288256

0.9000

0.2489

80

786607360

0.0200

0.2578

159

1373789312

0.0200

0.2578

237

2514120448

0.0200

0.2578

81

959129088

0.0200

0.2311

160

859744064

0.0200

0.2311

238

1513218688

0.0200

0.2400

82

838318720

0.0200

0.2578

161

1475894272

0.7400

0.2756

239

1354733312

0.0200

0.2311

83

884130368

0.0200

0.2311

162

1146163072

0.7400

0.2400

240

2269755392

0.0200

0.2667

84

923788928

0.7800

0.2489

163

2194995712

0.1400

0.2400

241

2687774720

0.1400

0.2400

85

686267584

0.7800

0.2756

164

1130860288

0.0200

0.2311

242

3209204480

0.0200

0.2578

86

824570368

0.6200

0.2400

165

1692652288

0.1400

0.4089

243

3310731520

0.0200

0.2578

87

807156800

0.0600

0.2667

166

1690757632

0.0200

0.2578

244

2721489408

0.7800

0.2667

88

757983616

0.0200

0.2311

167

1846704896

0.0200

0.2311

245

2028221568

0.0200

0.2311

89

908966400

0.0200

0.2311

168

2008100864

0.7800

0.2489

246

2661361920

0.0200

0.2311

90

982737472

0.0200

0.2578

169

2240966400

0.6600

0.2489

247

3776602880

0.1400

0.2400

91

733493248

0.9000

0.2489

170

1399959680

0.0200

0.2578

248

3626732032

0.0200

0.2311

92

635991360

0.7800

0.2756

171

1002119936

0.0200

0.2667

249

1428394368

0.7800

0.2756

93

896551808

0.0200

0.2578

172

929481920

0.0200

0.2578

250

2702489856

0.7800

0.2756

94

683144256

0.0200

0.2578

173

1477961472

0.7800

0.2756

251

2516691968

0.0200

0.2578

95

802126912

0.0200

0.2311

174

1212232064

0.7800

0.2667

252

2663391744

0.1400

0.2400

96

721303744

0.0200

0.2578

175

2315693568

0.0200

0.2311

253

1878613888

0.0200

0.2311

97

867044224

0.0200

0.2311

176

1481996160

0.0200

0.2578

254

2732382208

0.6600

0.2667

98

1075117440

0.7800

0.2756

177

2503875584

0.0200

0.2311

255

3094408448

0.7800

0.2756

99

905806720

0.0200

0.2311

178

1426538368

0.0200

0.2311

256

3489663488

0.1400

0.2400

100

893750400

0.1400

0.2400

179

2749524992

0.0200

0.2311

257

1811200256

0.1400

0.2400

101

993214272

0.0200

0.2667

180

1726754816

0.0200

0.2578

258

1803159680

0.0600

0.2933

102

1304240256

0.1400

0.2400

181

1877660416

0.0200

0.2578

259

2734603008

0.9000

0.2489

103

1104542976

0.8600

0.2489

182

1526548864

0.0200

0.2578

260

2825677312

0.0200

0.2311

104

1077406848

0.0200

0.2667

183

2283027968

0.0200

0.2311

261

3754883072

0.0200

0.2578

105

1220503552

0.0200

0.2311

184

1413663488

0.0200

0.2578

262

2613221632

0.0200

0.2578

106

797256064

0.7400

0.2667

185

2002471680

0.0200

0.2667

263

2414769408

0.6600

0.2489

107

1200109824

0.0200

0.2311

186

2111089920

0.1400

0.2400

264

1972816896

0.0600

0.2578

108

1138200064

0.1400

0.2400

187

2561611520

0.0200

0.2400

265

4383285760

0.6600

0.2667

109

905591680

0.0200

0.2667

188

1632701440

0.0200

0.2578

266

3464828416

0.0200

0.2311

110

999140096

0.0200

0.2578

189

998050560

0.7800

0.2400

267

2144262528

0.0200

0.2311

111

782123072

0.0200

0.2311

190

1510327552

0.6600

0.2400

268

2135241088

0.7800

0.2733

112

1383675392

0.7800

0.2756

191

1538661888

0.0200

0.2578

269

2414384896

0.0200

0.2311

113

1096519040

0.9000

0.2489

192

1867064832

0.0200

0.2578

270

3379794688

0.7800

0.2756

114

1517624960

0.0200

0.2311

193

2190209280

0.7800

0.2667

271

2773599744

0.0200

0.2311

115

814429376

0.0200

0.2311

194

1968277632

0.6600

0.2400

272

4135514624

0.1400

0.2400

116

862302144

0.0200

0.2311

195

1486846976

0.7800

0.2756

273

2099440896

0.0200

0.2311

117

1085444736

0.0200

0.2578

196

1947679232

0.0200

0.2311

274

2336878592

0.6600

0.2667

118

1217903488

0.0200

0.2578

197

1722581760

0.6600

0.2400

275

2112489088

0.2200

0.3822

119

858987904

0.0200

0.2578

198

1780040064

0.0200

0.2311

276

2513719040

0.0200

0.2578

120

997743360

0.0200

0.2311

199

1594577408

0.1400

0.2400

277

1949217920

0.0200

0.2311

121

1276742400

0.0200

0.2578

200

2144631680

0.1400

0.2400

278

2142377600

0.0200

0.2311

122

1102353024

0.7800

0.2756

201

2223122176

0.0200

0.2578

279

2836992512

0.1400

0.2400

123

1254277888

0.0200

0.2578

202

2273109248

0.0200

0.2311

280

2514979584

0.9000

0.2489

124

1467956096

0.0200

0.2311

203

1262979072

0.0200

0.2311

281

2121766656

0.7400

0.2756

125

1118123264

0.1400

0.2400

204

1750645760

0.7800

0.2756

282

1469228032

0.1400

0.2489

126

703298176

0.0200

0.2311

205

2026617856

0.0200

0.2578

283

2237297664

0.0200

0.2578

127

1041300992

0.7800

0.2756

206

1524459392

0.0200

0.2311

284

2723442432

0.0200

0.2311

128

1186793984

0.0200

0.2578

207

1914281216

0.7800

0.2756

285

2061232384

0.1400

0.4178

129

1707588608

0.0200

0.2311

208

2052387584

0.6600

0.2667

286

4096406272

0.1400

0.2400

130

1197914880

0.1400

0.2400

209

2308007168

0.8600

0.2489

287

2200782080

0.6600

0.2667

131

1134746880

0.0200

0.2311

210

1493044480

0.7800

0.2756

288

4462642688

0.0200

0.2667

132

1671448960

0.0200

0.2311

211

1653532800

0.0200

0.2578

289

4635218432

0.0200

0.2578

133

952089216

0.1400

0.2400

212

1853659648

0.0200

0.2578

290

1907252480

0.7800

0.2489

134

1495386368

0.0200

0.2311

213

2003286400

0.0200

0.2311

291

2566333184

0.1400

0.2400

135

1402537216

0.7800

0.2756

214

3524072448

0.6200

0.2667

292

2573009408

0.0200

0.2311

136

1070168256

0.0200

0.2667

215

1212783104

0.0200

0.2578

293

2672307968

0.0200

0.2311

137

1570465664

0.6600

0.2756

216

1640945152

0.7800

0.2756

294

3064024832

0.0200

0.2311

138

1050173440

0.0200

0.2311

217

2401485824

0.7400

0.2400

295

2667590912

0.0200

0.2311

139

1590534912

0.0200

0.2311

218

2813272832

0.0200

0.2311

296

2991909888

0.0200

0.2667

140

1385644032

0.0200

0.2311

219

1955955456

0.0200

0.2400

297

2412551424

0.0200

0.2311

141

973767424

0.0200

0.2311

220

1728384640

0.0200

0.2311

298

3165929472

0.8200

0.2667

142

1451272704

0.1400

0.2400

221

1450348032

0.0200

0.2311

299

3392272128

0.7800

0.2667

143

1366630016

0.1400

0.2400

222

1824955648

0.0200

0.2311

300

3076950528

0.7800

0.2756

144

1727674624

0.0200

0.2311

223

2479154176

0.7800

0.2756

301

2982249216

0.7800

0.2756

145

1439511296

0.0200

0.2667

224

2508442624

0.0200

0.2578

302

2697619968

0.0200

0.2667

146

933924608

0.0200

0.2667

225

2293861632

0.0200

0.2578

303

3376791808

0.0200

0.2667

147

1507511040

0.7400

0.2400

226

3501507840

0.7800

0.2756

304

2241086464

0.0200

0.2578

148

1488259584

0.0200

0.2578

227

2349230848

0.0200

0.2311

305

3647111424

0.0200

0.2578

149

1214323712

0.0200

0.2311

228

2497970176

0.7800

0.2489

306

2559231232

0.0200

0.2311

150

1067621632

0.0200

0.2311

229

2002175488

0.0200

0.2311

307

2253571328

0.0200

0.2311

151

1728514560

0.0200

0.2667

230

2284056320

0.0200

0.2667

308

4546513920

0.0200

0.2400

152

2220696576

0.7800

0.2756

231

1623934464

0.0200

0.2578

309

3752149760

0.6600

0.2667

153

2287865344

0.1400

0.4178

232

1795008128

0.0200

0.2578

310

3562893568

0.8600

0.2578

154

1043880256

0.7800

0.2756

232

1795008128

0.0200

0.2578

 

 

 

 

155

1726681216

0.0200

0.2311

233

2005602816

0.0200

0.2578

 

 

 

 

 

Fig. 5. Accuracy, Loss y MSE para cada uno de los 233 modelos de dos capas ocultas entrenados considerando diversas alternativas de nmero de neuronas en la primera capa oculta.

 

El anlisis sistemtico, segn la Tabla 5 y Figura 5, identific que la configuracin ptima fue de 91 neuronas en la segunda capa oculta, logrando una precisin de aproximadamente 90% y sirviendo como base para transferencia de aprendizaje en modelos de mayor profundidad. La evaluacin revel que aumentar el nmero de neuronas eleva el Loss y el MSE, mientras el Accuracy tiende a incrementarse, aunque sin garantas de mejora adicional significativa. El entrenamiento iterativo y la arquitectura final de dos capas ocultas (155 y 91 neuronas) se presentan en las Figuras 6.y 7.

 

Fig. 6. Proceso de entrenamiento de la red neuronal propuesta de dos capas ocultas

 

Tabla

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Fig. 7. Arquitectura de la red neuronal propuesta de dos capas ocultas

 

Modelo secuencial de tres capas ocultas. El modelo secuencial de tres capas ocultas fue evaluado para determinar si superaba las mtricas de la arquitectura de dos capas. Se entrenaron diversas configuraciones manteniendo la funcin ReLU, regularizacin L2, inicializacin Glorot y Dropout (80% activas). El optimizador fue Adam (learning-rate 0.1, decaimiento 1/500, momentum 0.8, β_1=0.9, β_2=0.999, AMSGrad). El rango de bsqueda de neuronas para la tercera capa fue de 45 a 182 neuronas, acorde a la mitad y el doble de las 91 entradas. Los resultados comparativos se muestran en la Tabla 6 y la Figura 6, destacando el impacto de la arquitectura en el rendimiento del modelo.

 

Tabla 6. Mtricas de desempeo para diferentes configuraciones de redes neuronales con tres capas ocultas

Nmero de neuronas

loss

accuracy

mse

Nmero de neuronas

loss

accuracy

mse

Nmero de neuronas

loss

accuracy

mse

45

7.0535E+12

0.02

0.44

91

1.5312E+12

0.78

0.28

137

1.6788E+13

0.02

0.26

46

4.0409E+12

0.02

0.23

92

1.004E+13

0.02

0.26

138

1.7192E+12

0.02

0.26

47

3.696E+12

0.02

0.23

93

4.2581E+12

0.02

0.23

139

2.0188E+12

0.78

0.28

48

3.696E+12

0.02

0.23

94

1.1847E+13

0.02

0.23

140

1.6509E+13

0.02

0.23

49

5.7268E+12

0.14

0.42

95

3.3478E+12

0.14

0.42

141

1.4861E+13

0.02

0.26

50

4.1493E+12

0.02

0.23

96

1.1863E+13

0.78

0.28

142

3.7655E+12

0.02

0.26

51

4.829E+12

0.78

0.28

97

9.5812E+12

0.02

0.26

143

1.6171E+13

0.02

0.26

52

6.0936E+12

0.78

0.28

98

4.6867E+12

0.02

0.23

144

2.036E+13

0.02

0.23

53

6.012E+12

0.02

0.23

99

4.432E+12

0.02

0.26

145

1.4588E+13

0.02

0.26

54

4.13E+12

0.14

0.42

100

1.2003E+13

0.78

0.28

146

1.6788E+13

0.02

0.23

55

6.8255E+12

0.02

0.26

101

1.1165E+13

0.02

0.26

147

8.3741E+12

0.02

0.23

56

1.77E+12

0.02

0.23

102

1.2715E+13

0.02

0.23

148

1.5736E+13

0.78

0.28

57

5.3943E+12

0.78

0.28

103

1.0972E+13

0.02

0.23

149

1.5737E+13

0.02

0.26

58

5.3113E+12

0.14

0.42

104

9.0342E+12

0.78

0.28

150

1.5962E+13

0.02

0.26

59

7.2062E+12

0.78

0.28

105

1.0827E+13

0.02

0.23

151

1.6843E+13

0.14

0.42

60

6.7915E+12

0.02

0.26

106

3.0308E+12

0.02

0.26

152

1.4812E+13

0.14

0.42

61

7.5949E+12

0.02

0.23

107

9.4338E+12

0.02

0.23

153

6.1738E+12

0.02

0.23

62

1.0152E+13

0.02

0.26

108

1.9213E+12

0.02

0.26

154

1.4517E+13

0.02

0.26

63

8.02E+12

0.14

0.42

109

1.1029E+13

0.02

0.23

155

1.4688E+13

0.78

0.28

64

4.5622E+12

0.02

0.23

110

1.117E+13

0.78

0.28

156

2.9031E+12

0.02

0.23

65

7.1167E+12

0.02

0.26

111

9.9605E+12

0.02

0.26

157

1.8454E+13

0.02

0.23

66

5.8011E+12

0.02

0.26

112

1.3908E+13

0.02

0.23

158

5.8812E+12

0.78

0.28

67

6.5718E+12

0.02

0.26

113

2.6052E+12

0.02

0.26

159

1.7281E+13

0.02

0.26

68

8.7676E+12

0.78

0.28

114

1.3853E+13

0.02

0.26

160

1.7867E+13

0.78

0.28

69

7.7679E+12

0.78

0.28

115

1.0313E+13

0.02

0.41

161

1.8385E+13

0.02

0.23

70

7.0425E+12

0.02

0.44

116

1.212E+13

0.78

0.28

162

3.879E+12

0.02

0.26

71

9.0507E+11

0.02

0.23

117

1.0593E+13

0.78

0.28

163

1.7032E+13

0.02

0.26

72

7.4678E+12

0.02

0.23

118

1.1276E+13

0.02

0.26

164

1.6118E+13

0.02

0.23

73

9.0304E+12

0.02

0.26

119

1.1781E+13

0.78

0.28

165

1.6216E+13

0.78

0.28

74

8.6438E+12

0.02

0.26

120

1.2392E+13

0.02

0.22

166

1.8872E+13

0.78

0.28

75

4.2447E+12

0.02

0.23

121

1.0412E+13

0.02

0.23

167

1.3251E+13

0.02

0.23

76

9.8742E+12

0.02

0.26

122

4.7435E+12

0.02

0.26

168

1.759E+13

0.02

0.26

77

9.9887E+12

0.02

0.26

123

1.3334E+13

0.78

0.28

169

1.6664E+13

0.02

0.26

78

1.9025E+12

0.02

0.26

124

1.2339E+13

0.78

0.28

170

1.6708E+13

0.02

0.44

79

9.4601E+12

0.78

0.28

125

5.6641E+12

0.78

0.28

171

1.5353E+13

0.02

0.26

80

6.9649E+12

0.02

0.23

126

1.3984E+13

0.78

0.28

172

1.6881E+13

0.02

0.26

81

9.6588E+12

0.78

0.28

127

1.4169E+13

0.02

0.26

173

1.6789E+13

0.02

0.23

82

1.0224E+13

0.02

0.23

128

1.0506E+13

0.02

0.26

174

1.8267E+13

0.78

0.28

83

7.4756E+11

0.02

0.23

129

1.5788E+13

0.78

0.28

175

1.7919E+13

0.02

0.26

84

8.5131E+12

0.02

0.23

130

1.4811E+13

0.02

0.26

176

2.3796E+13

0.02

0.23

85

2.2614E+12

0.02

0.23

131

1.4825E+13

0.02

0.23

177

2.2147E+12

0.02

0.23

86

7.9832E+12

0.78

0.28

132

1.297E+13

0.02

0.26

178

1.7563E+13

0.78

0.28

87

8.4811E+12

0.02

0.23

133

1.6285E+13

0.78

0.28

179

1.6999E+13

0.78

0.28

88

4.6499E+12

0.78

0.28

134

1.7304E+13

0.78

0.28

180

9.0775E+12

0.14

0.42

89

4.6769E+12

0.02

0.23

135

1.0764E+13

0.78

0.28

181

1.7525E+13

0.78

0.28

90

1.1152E+13

0.02

0.23

136

1.4732E+13

0.02

0.23

182

2.0201E+13

0.78

0.28

Fig. 8. Accuracy, Loss y MSE para cada uno de los 138 modelos de tres capas ocultas entrenados considerando diversas alternativas de nmero de neuronas en la primera capa oculta.

 

El anlisis sistemtico reflejado en la Tabla 6 y la Figura 8 mostr que la configuracin con 52 neuronas en la tercera capa oculta logr una precisin de casi 90%, aunque no super el desempeo del modelo de dos capas ocultas (155 y 91 neuronas), por lo que este ltimo fue elegido como arquitectura final. Adems, la Figura 8 reporta que agregar ms neuronas llev a descensos en precisin y aumentos en Loss y MSE, indicando sobreajuste. La estructura y entrenamiento del modelo de tres capas se ilustran en las Figuras 9 y 10.

 

Fig. 9. Proceso de entrenamiento de la red neuronal propuesta de tres capas ocultas

 

Texto, Tabla

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Fig. 10. Arquitectura de la red neuronal propuesta de tres capas ocultas

 

Anlisis de correlacin. Para evaluar el aporte individual de cada predictor en el modelo de Deep Learning para Burnout, se realiz un anlisis de correlacin usando corrr en R, centrando y normalizando las variables. Los resultados, mostrados en las Figuras 11, 12 y 13, permitieron identificar el impacto especfico de cada predictor sobre cansancio emocional alto, despersonalizacin alta y realizacin personal baja, facilitando as la interpretacin de los factores ms influyentes en el sndrome de Burnout.

Fig. 11. Anlisis de correlacin de cada predictor respecto a la variable cansancio emocional alto obtenido mediante el modelo de Deep Learning de dos capas ocultas.

 

 

Fig. 12. Anlisis de correlacin de cada predictor respecto a la variable despersonalizacin alta obtenido mediante el modelo de Deep Learning de dos capas ocultas

Fig. 13. Anlisis de correlacin de cada predictor respecto a la variable realizacin personal baja obtenido mediante el modelo de Deep Learning de dos capas ocultas.

 

Discusin

El estudio presenta una innovacin metodolgica significativa en la evaluacin automatizada del sndrome de Burnout en el contexto hospitalario de Tulcn, Ecuador, mediante una red neuronal profunda optimizada con regularizacin avanzada y transferencia de aprendizaje. A diferencia de investigaciones previas como el de [20], que analizaron solo el cansancio emocional, el modelo propuesto evala integralmente las tres dimensiones del Inventario Maslach de Burnout (MBI): agotamiento emocional, despersonalizacin y realizacin personal, permitiendo as una valoracin ms representativa del estado psicoemocional del personal mdico.

Una de las principales novedades es la ampliacin del cuestionario de Burnout al incluir 20 variables categricas adicionales de tipo cualitativo y demogrfico (por ejemplo, estado civil, nmero de hijos, percepcin emocional, frecuencia de contagios por COVID-19, tipo de servicio hospitalario), logrando un modelo altamente personalizado cuyos resultados diagnsticos superan los enfoques generalistas. Esta estrategia responde a crticas en la literatura [12], [19], sobre la limitada validez universal del MBI en diferentes contextos.

El modelo alcanz una precisin superior al 90%, utilizando una arquitectura de dos capas ocultas con 155 y 91 neuronas respectivamente, seleccionada tras evaluar ms de 500 configuraciones. La aplicacin de regularizacin L2, dropout y transfer learning mejor la capacidad predictiva frente a mtodos convencionales. En contraste, el estudio de [20] emple una red con cinco capas ocultas solo para agotamiento emocional, logrando un 86% de precisin y sin abarcar otras dimensiones ni realizar un anlisis multivariable profundo. El modelo desarrollado aqu integra nueve neuronas de salida que representan la combinacin de intensidades en las tres dimensiones del burnout, capturando la complejidad inherente al fenmeno y produciendo predicciones matizadas.

El uso de PCA y la distancia de Mahalanobis para la seleccin de variables y exclusin de valores atpicos aporta una base estadstica robusta, enriqueciendo la validez de los resultados mediante la integracin de estadstica avanzada con inteligencia artificial. Por ltimo, este trabajo enfatiza la importancia de adaptar los modelos de machine learning al contexto local, pues asumir la validez universal de una sola herramienta diagnstica ha resultado insuficiente [5], [18]. El modelo propuesto demuestra que integrar datos especficos del entorno social, laboral y sanitario permite desarrollar herramientas ms precisas, equitativas y tiles para prevenir y gestionar el sndrome de Burnout en escenarios hospitalarios.

 

Conclusin

El estudio confirm la eficacia de un modelo de inteligencia artificial para la valoracin del sndrome de Burnout en el personal mdico del Hospital Luis G. Dvila, utilizando redes neuronales profundas (DNN) y mtodos estadsticos multivariantes como PCA y distancia de Mahalanobis. La arquitectura ptima, con dos capas ocultas (155 y 91 neuronas), logr una precisin del 90%, superando ampliamente a la regresin logstica multinomial (11.17%). El uso de regularizacin L2, dropout y el optimizador Adam con AMSGrad evit el sobreajuste y optimiz el entrenamiento. La implementacin en R y Python con TensorFlow y Keras favoreci la integracin tecnolgica. El anlisis de correlacin identific variables clave, como horas de trabajo y percepcin emocional, que influyen en las dimensiones del Burnout. Adems, el modelo incorpor 20 variables categricas especficas del personal de salud de Tulcn, ofreciendo un mtodo ms preciso y potente que el test tradicional en este contexto especfico. Estos resultados resaltan la importancia de enfoques innovadores y sistemticos en el abordaje del Burnout con inteligencia artificial y validan la utilidad de combinar tcnicas estadsticas y de aprendizaje profundo en contextos clnicos y ocupacionales.

 

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