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Machine Learning Operations (MLOps)

Semestre 02, 2026

De dónde venimos

Los modelos de las lecciones anteriores terminaron en un notebook con una métrica de evaluación.

  • El modelo se entrenó una sola vez, con un conjunto de datos fijo.
  • La evaluación se hizo sobre un conjunto de prueba que no cambia.
  • Ningún otro sistema depende de sus predicciones.
El tramo pendiente

El valor aparece cuando el modelo recibe datos reales, responde a otros sistemas y se mantiene correcto mientras los datos cambian.

El modelo es una fracción del sistema

Sculley et al. (NeurIPS 2015), a partir de los sistemas de ML de Google.

Recolección y verificación de datos
Extracción de características
Configuración y administración de recursos
Administración de procesos y metadatos
Infraestructura de serving
Monitoreo

La proporción

Sculley et al., 2015

Un sistema maduro puede llegar a ser como máximo 5 % código de aprendizaje automático y al menos 95 % código de integración.

  • El algoritmo de entrenamiento suele venir de una biblioteca.
  • El esfuerzo de ingeniería se concentra en mover, validar y servir datos.
  • Los defectos de un sistema de ML aparecen con más frecuencia en esa infraestructura que en el modelo.

Deuda técnica en sistemas de ML

Deuda técnica

Costo futuro de mantenimiento que se acumula por decisiones rápidas tomadas hoy. En ML aparece en formas que el software tradicional no conoce.

CACE, Changing Anything Changes Everything. Cambiar una característica, un hiperparámetro o el muestreo altera el comportamiento de todo el modelo.
Ciclos de retroalimentación ocultos. Las predicciones influyen en los datos con los que el modelo se reentrenará.

Formas de la deuda técnica

Consumidores no declarados: otros sistemas leen las salidas sin que el equipo lo sepa
Código pegamento: código para meter y sacar datos de bibliotecas genéricas
Pipeline jungles: cadenas de uniones y archivos intermedios sin diseño
Rutas experimentales muertas dentro del código de producción
Causa señalada

Los autores atribuyen buena parte de esta deuda a la separación entre los roles de investigación y de ingeniería.

La brecha entre desarrollo y operación

  • El científico de datos entrega un archivo con el modelo y otro equipo lo reimplementa para producción.
  • La transformación de datos del notebook se reescribe en otro lenguaje para el servicio.
  • No queda registro de qué datos, qué código y qué hiperparámetros produjeron el modelo en producción.
  • El modelo se deja de revisar una vez desplegado.
Consecuencia

Muchos proyectos industriales de ML nunca llegan a producción por la dificultad de automatizarlos y operarlos, no por la calidad del modelo.

MLOps

Kreuzberger, Kühl y Hirschl, 2023

Paradigma que reúne buenas prácticas, conceptos y una cultura de desarrollo para la conceptualización, implementación, monitoreo, despliegue y escalabilidad de productos de aprendizaje automático de extremo a extremo. Su objetivo es llevar sistemas de ML a producción cerrando la brecha entre desarrollo y operación.

Las tres disciplinas

1Aprendizaje automático
  • Selección de algoritmos, entrenamiento y evaluación de modelos.
2Ingeniería de software y DevOps
  • Control de versiones, pruebas automáticas, integración y entrega continua.
3Ingeniería de datos
  • Ingesta, transformación, validación y almacenamiento de los datos que alimentan al modelo.

DevOps y MLOps

AspectoDevOpsMLOps
Se versionaCódigoCódigo, datos y modelo
CI pruebaCódigo y componentesAdemás, esquemas y calidad de datos
CD entregaUn servicioUn pipeline que despliega el modelo
FallaCon un error visibleEn silencio, con predicciones peores
Exclusivo—Entrenamiento continuo (CT)

El tercer insumo

Software tradicional

Un programa que funcionaba ayer funciona hoy mientras no cambie su código.

Sistema de ML

Un modelo que funcionaba ayer puede fallar hoy sin que cambie una sola línea, porque cambiaron los datos que recibe.

El ciclo de vida del ML

Ocho etapas, cada una manual o automática. El grado de automatización define la madurez.

1Extracción de datos
  • Seleccionar e integrar datos desde sus fuentes.
2Análisis de datos
  • Análisis exploratorio del esquema y sus características.
3Preparación de datos
  • Limpieza, partición y transformaciones.
4Entrenamiento
  • Algoritmos y búsqueda de hiperparámetros.

El ciclo de vida del ML

5Evaluación
  • Calidad sobre un conjunto de prueba reservado.
6Validación
  • Superar una línea base y ser apto para desplegarse.
7Serving
  • Servicio REST, componente embebido o predicción por lotes.
8Monitoreo
  • Medir las predicciones y disparar una nueva iteración.

Ciclo de vida de MLOps

Diseño del caso de uso Datos Preparación Entrenamiento Validación Registro Despliegue Monitoreo Reentrenamiento Desarrollo Operación

Un proceso iterativo

El monitoreo de la etapa 8 alimenta de nuevo la etapa 1.

Diseño: entender el negocio y los datos, priorizar un caso de uso y definir requisitos, serving y pruebas
Experimentación y desarrollo: prueba de concepto e iteración hasta obtener un modelo estable
Operación: entrega a producción con pruebas, versionado, entrega continua y monitoreo

Principios de MLOps

Nueve principios identificados por Kreuzberger et al.

P1 Automatización CI/CD: compilación, pruebas, entrega y despliegue
P2 Orquestación: el pipeline como grafo dirigido acíclico
P3 Reproducibilidad: repetir un experimento y obtener lo mismo
P4 Versionado de datos, código y modelo
P5 Colaboración entre roles, sin silos
P6 Entrenamiento y evaluación continuos

Principios de MLOps

P7 Seguimiento de metadatos: fecha, duración, parámetros, métricas y linaje de cada ejecución
P8 Monitoreo continuo de datos, modelo, código, infraestructura y predicciones
P9 Ciclos de retroalimentación: lo observado regresa al desarrollo y al reentrenamiento
Reproducibilidad con infraestructura

En la lección de preparación de datos la reproducibilidad dependía de la documentación. En MLOps la garantiza el pipeline, que versiona automáticamente cada insumo de cada ejecución.

Niveles de madurez

Clasificación de Google Cloud según cuánto del ciclo está automatizado.

0Proceso manual
  • Cada paso se ejecuta a mano, normalmente en notebooks.
1Automatización del pipeline
  • El modelo se reentrena automáticamente con datos nuevos.
2Automatización CI/CD del pipeline
  • Cada cambio al pipeline se prueba y se despliega automáticamente.

Nivel 0, proceso manual

  • El científico de datos entrega un archivo del modelo y otro equipo lo despliega.
  • Se publica una versión nueva del modelo un par de veces al año.
  • No hay CI ni CD, y las pruebas ocurren dentro del notebook.
  • No hay monitoreo activo de las predicciones.
Training-serving skew

Los datos se transforman de una forma al entrenar y de otra al servir, porque son dos implementaciones escritas por dos equipos distintos.

Nivel 1, automatización del pipeline

  • Preparación, entrenamiento, evaluación y validación forman un pipeline orquestado.
  • El mismo pipeline corre en desarrollo, preproducción y producción.
  • Los componentes son modulares y corren en contenedores con su propio entorno.
  • Se despliega el pipeline completo, y el pipeline despliega el modelo.
Límite

Cuando el pipeline cambia con frecuencia, probar y desplegar a mano cada cambio vuelve a ser un cuello de botella.

Nivel 2, CI/CD del pipeline

1Desarrollo
  • Experimentación y push del código del pipeline.
2CI del pipeline
  • Compilación y pruebas de los componentes.
3CD del pipeline
  • Despliegue del pipeline al entorno de destino.
4Disparo automático
  • Ejecución y registro del modelo resultante.
5CD del modelo
  • El modelo registrado pasa a servicio.
6Monitoreo
  • Las estadísticas disparan nuevas ejecuciones.

Adopción gradual

Lo que queda manual

Aun en el nivel 2, el análisis de datos y el análisis del modelo los hace una persona. Lo automatizado es todo lo que se repite.

Sin saltos

Una organización puede automatizar una etapa a la vez, sin pasar de un nivel al siguiente de golpe.

Continuous X

CI: además del código, valida esquemas, calidad de datos y modelos
CD: entrega un pipeline que a su vez despliega el modelo
CT: reentrena y vuelve a desplegar automáticamente, exclusivo de ML
CM: relaciona las métricas del modelo con métricas de negocio

Disparadores de reentrenamiento

  • A demanda, cuando una persona lo ejecuta.
  • Por calendario, diario, semanal o mensual.
  • Por disponibilidad de un lote nuevo de datos etiquetados.
  • Por degradación de una métrica por debajo de un umbral.
  • Por cambio en la distribución de los datos de entrada.
Frecuencia

Cada ejecución consume cómputo, y reentrenar sobre datos defectuosos propaga el defecto a producción.

Validación de datos

Antes de entrenar, los datos nuevos se comparan contra un esquema construido con los datos anteriores.

Schema skew

Columnas inesperadas, columnas faltantes o valores de otro tipo. El pipeline se detiene para que una persona investigue.

Data values skew

Los datos son válidos pero sus estadísticas cambiaron de forma significativa. El pipeline continúa y reentrena.

Validación del modelo

Offline: comparación contra el modelo en producción y por segmentos de datos
Infraestructura: memoria, hardware de destino y formato de la API
Canary deployment: una fracción pequeña del tráfico real
A/B testing: dos versiones comparadas sobre una métrica de negocio

Pruebas automáticas en CI

  • La ingeniería de características produce las columnas correctas.
  • La pérdida baja en unas cuantas iteraciones de entrenamiento.
  • El entrenamiento no produce valores NaN.
  • Cada componente genera sus artefactos y se integra con los demás.
  • El servicio soporta la carga esperada en consultas por segundo y latencia.
  • Entrenamiento y serving producen la misma predicción para la misma entrada.

Promoción entre entornos

1Pruebas
  • Despliegue automático en cada merge.
2Preproducción
  • Despliegue semiautomático, con aprobación de un revisor.
3Producción
  • Despliegue manual, después de varias ejecuciones exitosas en preproducción.

Reentrenamiento automático

Enunciado

Una cadena de supermercados usa un modelo de pronóstico de demanda para decidir cuánto inventario pedir a cada proveedor. El modelo debe reentrenarse cada semana con las ventas recientes, sin intervención humana, y nunca debe reemplazarse por una versión que pronostique peor que la actual.

Flujo del reentrenamiento

Disparador Datos válidos Entrenar candidato Supera al modelo actual Detener y alertar Conservar modelo actual Registrar versión Despliegue gradual no no sí sí

Lo que gana el negocio

El pronóstico incorpora cada semana los cambios en los hábitos de compra
Un lote de datos defectuoso detiene el proceso antes de llegar a los pedidos
Ninguna versión nueva entra a producción si pronostica peor que la actual
El equipo de datos dedica su tiempo a mejorar el modelo, no a reentrenarlo a mano

Componentes técnicos

CI/CD: GitHub Actions, Jenkins
Repositorio de código: GitHub, GitLab
Orquestador: Airflow, Kubeflow Pipelines
Feature store: Feast, Tecton, Hopsworks
Infraestructura de entrenamiento: CPU, GPU, Kubernetes
Model registry: MLflow, SageMaker

Componentes técnicos

Almacén de metadatos: parámetros, métricas y linaje de cada ejecución
Serving en línea o por lotes: KServe, TensorFlow Serving, Vertex AI
Monitoreo del modelo y de la infraestructura: Prometheus con Grafana, Evidently

Feature store

Cada característica se define una sola vez y se sirve desde dos bases de datos.

Almacén offline

Histórico de características con latencia normal, para entrenamiento y experimentación.

Almacén online

Valor más reciente con latencia baja, para predicciones en producción.

Efecto

Entrenamiento y predicción leen la misma definición, así que el training-serving skew desaparece por construcción.

Model registry y metadatos

Versión del código y de los datos
Parámetros e hiperparámetros
Métricas de entrenamiento y de prueba
Artefactos intermedios para reanudar una ejecución fallida
Referencia al modelo anterior para hacer rollback
Estado: candidato, preproducción, producción o archivado

La degradación silenciosa

Servicio web

Cuando falla, devuelve un error y una alerta de infraestructura lo detecta.

Modelo

Cuando falla, sigue devolviendo predicciones con el formato correcto, solo que equivocadas. Ninguna alerta de infraestructura lo detecta.

Tipos de deriva

Data drift: cambia la distribución de las entradas. Una aplicación de crédito empieza a recibir solicitantes más jóvenes tras una campaña en redes sociales.
Concept drift: cambia la relación entre entradas y objetivo. El patrón de compra que indicaba fraude deja de indicarlo cuando cambian los hábitos de pago.

Tipos de deriva

Prediction drift: cambia la distribución de las predicciones, aunque todavía no se conozcan las etiquetas reales.
Training-serving skew: los datos de producción se transforman distinto por un defecto de implementación, no por un cambio en el mundo.

El retraso de las etiquetas

Un modelo de impago de préstamos conoce su error meses después de la predicción.

Señales inmediatas

Distribución de las entradas y de las predicciones, valores faltantes y latencia.

Señales diferidas

Exactitud, precisión, recall y F1, calculadas cuando llegan las etiquetas reales.

Sesgo de predicción

Sculley et al., 2015

En un sistema que funciona, la proporción de clases predichas coincide con la proporción de clases observadas.

El modelo predice fraude en 2 % de las transacciones y el fraude real es 0.5 %. Algo cambió.
La prueba no basta sola, porque un modelo que siempre predice el promedio también la cumple.

Qué monitorear

Cambios en versiones de datos, fuentes y bibliotecas
Entradas contra el esquema de entrenamiento
Características de entrenamiento contra las de serving
Valores NaN o infinitos
Cómputo, memoria, red y disco para estimar costos
Edad del modelo y calidad predictiva en el tiempo

Roles

Siete roles identificados por Kreuzberger et al.

Stakeholder de negocio: define el objetivo y comunica el retorno
Arquitecto de soluciones: diseña la arquitectura
Científico de datos: traduce el problema y desarrolla el modelo
Ingeniero de datos: pipelines de datos y feature store

Roles

Ingeniero de software: patrones de diseño y buenas prácticas para convertir el modelo en producto
Ingeniero DevOps: CI/CD, orquestación, despliegue y monitoreo
Ingeniero de ML o de MLOps: combina los roles anteriores y opera la infraestructura de ML y los pipelines automatizados

Beneficios

Velocidad: el camino a producción ya existe y no se reconstruye en cada proyecto
Confiabilidad: pruebas, validación y despliegue gradual antes del usuario
Reproducibilidad: todo modelo se reconstruye desde código, datos y parámetros
Trazabilidad: qué datos lo entrenaron, quién lo aprobó y cuándo se desplegó

Beneficios

Escalabilidad: un mismo equipo opera decenas o cientos de modelos, porque el trabajo repetido está automatizado
Vigencia: el monitoreo y el entrenamiento continuo sostienen el desempeño mientras los datos cambian
Colaboración: científicos de datos e ingenieros trabajan sobre el mismo pipeline en lugar de reimplementarlo

Del modelo al valor

Condición del retorno

Un modelo genera retorno únicamente mientras está en producción y sus predicciones son correctas.

Tiempo de llegada: cada semana en espera de despliegue es una semana sin beneficio
Costo de operación: sin automatización, el trabajo manual crece con el número de modelos
Costo del error: un modelo degradado decide mal sobre miles de clientes a la vez

Métricas técnicas y de negocio

Métrica técnicaMétrica de negocio
Recall del detector de fraudePérdidas evitadas
Precisión del modelo de abandonoCosto de las campañas de retención
Error del pronóstico de demandaInventario sobrante y ventas perdidas
Latencia del recomendadorTasa de conversión
A/B testing

Mide el efecto del modelo sobre la métrica de negocio con tráfico real, y conecta las dos columnas.

Riesgo, cumplimiento y auditoría

  • El AI Act de la Unión Europea exige documentación técnica y registros de funcionamiento para los sistemas de alto riesgo.
  • Un banco que rechaza un crédito con un modelo debe poder indicar qué versión decidió y con qué datos se entrenó.
  • El versionado y el seguimiento de metadatos producen esa evidencia como subproducto del pipeline.

Uber Michelangelo

Antes de la plataforma

Cada equipo usaba herramientas distintas, entrenaba con lo que cabía en una computadora y construía su propio contenedor de serving. No existía un camino establecido a producción.

Flujo estándar de seis pasos, de los datos al monitoreo
Cerca de diez mil características compartidas
Más de 250 000 predicciones por segundo
Decenas de equipos sobre la misma plataforma (2017)

Zillow Offers

La empresa compraba casas a un precio fijado por modelos de valuación y las revendía.

Cierre del programa en noviembre de 2021
407.9 millones de dólares de reducción de inventario
Recorte de cerca de 25 % del personal
Causa declarada: la impredecibilidad del pronóstico de precios

Lectura del caso Zillow

Decisiones automáticas

Las predicciones del modelo no se usaban para informar a una persona, sino para fijar directamente el precio de compra de miles de casas.

Riesgo financiero

Cuando las predicciones se convierten en compras, el tiempo que tarda en detectarse que el modelo ya no refleja el mercado se mide en dinero.

ML Test Score

Breck et al. (Google, 2017). Cuatro secciones, datos, modelo, infraestructura y monitoreo.

  • Cada prueba manual y documentada suma 0.5 puntos.
  • Cada prueba automatizada y repetida suma 1 punto.
  • El puntaje final es el mínimo de las cuatro secciones.
Consecuencia del mínimo

La mejora se concentra primero en la sección más débil.

Interpretación del puntaje

PuntajeInterpretación
0Más cercano a un proyecto de investigación
(0, 1]Algunas pruebas, con huecos de confiabilidad
(1, 2]Productización básica
(2, 3]Razonablemente probado
(3, 5]Pruebas y monitoreo automatizados sólidos

Por dónde empezar

1Versionar código, datos y modelos
2Registrar cada experimento
3Convertir el notebook en pipeline
4Validar datos antes de entrenar
5Automatizar despliegue y monitoreo
6Agregar entrenamiento continuo

Herramientas del ecosistema

Seguimiento: MLflow, Weights & Biases
Versionado de datos: DVC, lakeFS
Orquestación: Airflow, Kubeflow, Prefect
Serving: KServe, BentoML, TF Serving
Monitoreo: Evidently, Prometheus, Grafana
Plataformas: SageMaker, Vertex AI, Azure ML, Databricks