Teaching Hidden Markov Models Through Multidimensional Trajectory Learning: A Hands-On MATLAB Journey

Autores/as

DOI:

https://doi.org/10.17979/ja-cea.2026.47.13849

Palabras clave:

Hidden Markov Models, Educaci´on, Ejemplos de Referencia, Algoritmos de Aprendizaje

Resumen

Los modelos ocultos de Markov (HMM) son una herramienta ampliamente utilizada en robótica, procesamiento del lenguaje, reconocimiento de voz y procesamiento de señales. Sin embargo, su enseñanza en cursos de ingeniería sigue siendo un reto debido a la brecha entre el formalismo matemático y las aplicaciones realistas. Los recursos existentes se basan en derivaciones abstractas o en bibliotecas de software de tipo caja negra que ocultan el proceso de modelado, dejando a los estudiantes sin las herramientas conceptuales necesarias para adaptar los HMM a problemas novedosos. Este artículo presenta un tutorial de libre acceso en MATLAB LiveScript que guía a los estudiantes a través del proceso completo de los HMM para el aprendizaje de trayectorias: desde la generación de datos sintéticos y la adición de ruido, pasando por la simplificación geométrica y la codificación simbólica, hasta el entrenamiento del modelo y la reconstrucción basada en Viterbi. Cada etapa expone una capa conceptual de forma transparente, produciendo un resultado intermedio examinable.

Referencias

Bellas, F., Naya-Varela, M., Mallo, A., et al., 2024. Education in the AI era: a long-term classroom technology based on intelligent robotics. Humanities and Social Sciences Communications 11, 1425. DOI: 10.1057/s41599-024-03953-y

Blunsom, P., 2004. Hidden Markov models. Lecture Notes 15 (18–19), 48.

Galli, M., Barber, R., Garrido, S., Moreno, L., 2017. Learning robotics with ROS and MATLAB using real robotic platforms. In: Proceedings of ICERI2017. IATED, pp. 1519–1527.

Manrique-Cordoba, J., 2026. MultiDimensionalData HMM Implementation Example. MATLAB Central File Exchange, https://es.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/183205-multidimensionaldatahmmimplementationexample, accessed: June 2026.

Manrique-Cordoba, J., de la Casa-Lillo, M. A., Sabater-Navarro, J. M., 2025. N-dimensional reduction algorithm for learning from demonstration path planning. Sensors 25 (7), 2145. DOI: 10.3390/s25072145

MathWorks, 2024a. Create live scripts in the live editor — MATLAB & Simulink. https://es.mathworks.com/help/matlab/matlab_prog/create-live-scripts.html.

MathWorks, 2024b. Hidden Markov models (HMM) — MATLAB & Simulink. https://es.mathworks.com/help/stats/hidden-markov-models-hmm.html.

Prince, M., 2004. Does active learning work? A review of the research. Journal of Engineering Education 93 (3), 223–231.

Rossiter, J. A., Serbezov, A., Visioli, A., ˇZ´akov´a, K., Huba, M., 2020. A survey of international views on a first course in systems and control for engineering undergraduates. IFAC Journal of Systems and Control 13, 100092.

Sweller, J., 1988. Cognitive load during problem solving: Effects on learning. Cognitive Science 12 (2), 257–285.

Descargas

Publicado

01-09-2026

Número

Sección

Educación en Automática