Maestría en Analítica Estratégica de Datos · 2026
Estimación del desenlace de los animales en el refugio Long Beach Animal Care Services a partir de modelos clásicos de machine learning
Este estudio desarrolla un modelo predictivo para estimar los desenlaces obtenidos por los animales en el refugio Long Beach Animal Care Services mediante la comparación de los algoritmos de machine learning Regresión Logística, Random Forest y XGBoost en un contexto de datos desbalanceados, haciendo uso de preprocesamiento, optimización de hiperparámetros y de las métricas puntaje F1 para la clase minoritaria, balanced accuracy y PR AUC dicha clase. Asimismo, se encontró que XGboost tuvo el mejor desempeño, al cual se le implementó un ajuste del punto de corte para mejorar la detección del riesgo, explicando el impacto de las características en el mismo mediante SHAP y mostrando la presencia de sesgos mediante el uso de métricas de equidad. Por lo anterior, el trabajo propone una metodología generalizable y recomendaciones para la mejora en la toma de decisiones en cuanto a bienestar animal.
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Contenido
- 1. Resumenp. 9
- 2. Introducciónp. 10
- 3. Descripción del Problema de Investigaciónp. 11
- 4. Objetivosp. 13
- 4.1 Objetivo Generalp. 13
- 4.2 Objetivos Específicop. 13
- 5. Estado del Artep. 15
- 6. Marco Teóricop. 33
- 6.1 Aprendizaje Automáticop. 33
- 6.1.1 Aprendizaje Supervisadop. 33
- 6.2 Clasificaciónp. 34
- 6.2.1 Clasificación binariap. 34
- 6.3 Preprocesamiento de los Datosp. 34
- 6.3.1 Codificación Binaria (One Hot Encoding)p. 34
- 6.4 Algoritmos de Clasificaciónp. 34
- 6.4.1 Regresión Logísticap. 34
- 6.4.2 Bosque Aleatorio (Random Forest)p. 35
- 6.4.3 Potenciador de Gradiente Extremo (XGBoost)p. 37
- 6.5 Técnicas de Ajustes de Hiper Parámetrosp. 39
- 6.5.1 Búsqueda aleatoria (Random Search)p. 40
- 6.5.2 Búsqueda en cuadrícula (Grid Search)p. 40
- 6.6 Análisis de Modelosp. 40
- 6.6.1 Métricas de desempeñop. 40
- 6.6.2 Herramientas de validación de resultadosp. 43
- 6.6.3 Metodologías para Determinar el Punto de Cortep. 44
- 6.6.4 Monitorización del Modelop. 45
- 6.7 Equidad en Machine Learningp. 46
- 6.7.1 Igualdad de oportunidad (Equal Opportunity)p. 46
- 6.7.2 Diferencia de Igualdad de Oportunidades (DIO)p. 47
- 6.7.3 Equidad de Probabilidades (Equalized Odds)p. 47
- 6.7.4 Equidad de Probabilidades Total (EPT)p. 47
- 6.7.5 Paridad Predictiva (Predictive Parity)p. 48
- 6.7.6 Rango de Precisión (RP)p. 48
- 6.8 Analítica de Datosp. 48
- 6.9 Metodología CRISP DMp. 48
- 7. Metodologíap. 50
- 7.1 Tipo de Investigaciónp. 50
- 7.2 Hipótesis o supuestosp. 50
- 7.2.1 Hipótesis de Investigaciónp. 50
- 7.2.2 Hipótesis de Modeladop. 50
- 7.2.3 Contraste de las Hipótesis con Referentes Teóricos:p. 50
- 7.3 Metodologíap. 50
- 7.3.1 Preparación y limpieza de los datosp. 52
- 7.3.2 Variablesp. 53
- 7.3.3 Modelosp. 70
- 7.3.4 Esquema de Validaciónp. 77
- 7.3.5 Instrumentosp. 81
- 7.3.6 Materialesp. 81
- 7.3.7 Aparatosp. 81
- 7.3.8 Limitacionesp. 71
- 7.4 Población y Muestrap. 82
- 7.5 Procedimiento por Fasesp. 83
- 7.6 Riesgos Potencialesp. 86
- 7.7 Consideraciones Éticasp. 88
- 7.7.1 Finalidad Limitada del uso de Datosp. 88
- 7.7.2 Responsabilidad en el Almacenamiento y Procesamientop. 88
- 7.7.3 Consentimientop. 88
- 7.7.4 Vida y bienestar animalp. 88
- 7.7.5 Posibles sesgos y riesgosp. 88
- 7.7.6 Explicabilidad y equidad algorítmicap. 89
- 8. Resultadosp. 90
- 8.1 Análisis Descriptivo de las Variablesp. 90
- 8.2 Resultado de los Modelos Predictivosp. 109
- 8.3 Discusión e Interpretación de Resultadosp. 139
- 8.4 Conclusiones y Recomendacionesp. 142
- 9. Referenciasp. 145
- Tabla 1 Comparativa del estado del arte (Parte 1)p. 19
- Tabla 2 Comparativa del estado del arte (Parte 2)p. 28
- Tabla 3 Explicación de las variablesp. 53
- Tabla 4 Limitaciones de los modelosp. 71
- Tabla 5 Ventajas de los modelosp. 72
- Tabla 6 Justificación de los hiper parámetrosp. 73
- Tabla 7 Matriz de confusiónp. 78
- Tabla 8 Distribución de las categorías en la variable Outcome Typep. 83
- Tabla 9 Distribución de las categorías en la variable Outcome Binaryp. 83
- Tabla 10 Riesgos potencialesp. 87
- Tabla 11 Tasa de riesgo según las categoríasp. 109
- estratégia de búsqueda de hiper parámetrosp. 110
- su estrategia de búsqueda de hiper parámetrosp. 111
- parámetrosp. 112
- de búsqueda de hiper parámetrosp. 113
- Tabla 16 Valores óptimos de los hiper parámetrosp. 115
- Tabla 17 Métricas de las metodologías para la búsqueda del punto de cortep. 117
- Tabla 18 Matriz de confusión para las metodologías para la búsqueda del punto de cortep. 117
- Tabla 19 Impacto del ajuste de umbralp. 124
- Tabla 20 Contribución de las variables en la predicciónp. 125
- Tabla 21 Métricas para categorías sensibles de Animal Typep. 128
- Tabla 22 Métricas de disparidad para Animal Typep. 129
- Tabla 23 Métricas para categorías sensibles de Sexp. 131
- Tabla 24 Métricas de disparidad para Sexp. 131
- Tabla 25 Métricas para categorías sensibles de Primary Colorp. 133
- Tabla 26 Métricas de disparidad para Primary Colorp. 133
- Tabla 27 Métricas para categorías sensibles de Intake Conditionp. 136
- Tabla 28 Métricas de disparidad para Intake Conditionp. 136
- Tabla 29 Métricas para categorías sensibles de Age Species Groupp. 138
- Tabla 30 Métricas de disparidad para Age Species Groupp. 138
- Figura 1 Frecuencia Variable Outcome Binaryp. 90
- Figura 2 Frecuencia Variable Outcome Typep. 91
- Figura 3 Frecuencia Variable Jurisdicciónp. 92
- Figura 4 Frecuencia Variable Outcome Type por Jurisdicciónp. 93
- Figura 5 Distribución Geográfica por Outcome Typep. 94
- Figura 6 Frecuencia Variable Outcome Type por Calle Principalp. 95
- Figura 7 Frecuencia Variable Outcome Type por Primary Colorp. 96
- Figura 8 Frecuencia Variable Outcome Type por Seasonp. 97
- Figura 9 Frecuencia Variable Outcome Type por Intake Typep. 98
- Figura 10 Frecuencia Variable Outcome Type por Intake Conditionp. 99
- Figura 11 Frecuencia Variable Outcome Type por Sexp. 100
- Figura 12 Frecuencia Variable Outcome Type por Animal Typep. 101
- Figura 13 Frecuencia Variable Outcome Type por Age Species Groupp. 102
- Figura 14 Frecuencia Variable Outcome Type por Intake Durationp. 103
- Figura 15 Matriz de correlación entre variables numéricasp. 104
- Figura 16 Mapa de Calor de V Cramer entre Variables Categóricasp. 105
- Figura 17 Relación entre Sex e Intake Typep. 106
- Figura 18 Relación entre Sex e Intake Conditionp. 107
- Figura 19 Relación entre Intake Type y Age Species Groupp. 108
- Figura 20 Curva de Presición - Sensibilidad (PR AUC) en el umbral 0,5p. 114
- punto de cortep. 119
- Figura 22 Curva Gainp. 121
- Figura 23 Matriz de confusión en el umbral 0,3417p. 122
- Figura 24 Distribución de probabilidades del modelop. 122
- Figura 25 Análisis SHAPp. 126
- Figura 26 Importancia global de las característicasp. 127
- Figura 27 Disparidad de la equidad por Animal Typep. 130
- Figura 28 Disparidad de la equidad por Sexp. 132
- Figura 29 Disparidad de la equidad por Primary Colorp. 134
- Figura 30 Disparidad de la equidad por Intake Conditionp. 137
- Figura 31 Disparidad de la equidad por Age Species Groupp. 139