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How LLMs generate the next token

(este post es una explicación de la teoría. dejo aquí otro post con el detalle práctico de como usar la temperature, top_k y top_p a efectos prácticos)

Explicación más en detalle de cómo obtienen los LLMs las probabilidades para generar el siguiente token

Sampling

En cada posición el modelo tiene una bolsa con miles de tokens posibles. Sampling es el proceso de no coger siempre el token más probable, si no de orientarlo a coger respuestas con determinadas características.

Si el modelo escogiera siempre el token con más probabilidades, obtendríamos respuestas aburridas y repetitivas.

Logits

Para generar el siguiente token, una red neuronal calcula primero los vectores de logits, donde cada logit corresponde a un valor posible. El tamaño de estos vectores de logits es tan grande como el vocabulario completo del modelo.

(representación de vectores de logits)

flowchart LR
	N1["What's your favorite color?"]:::note --> Z
	Z --> A1 --> A
	Z --> B1 --> B
	Z --> C1 --> C
	Z --> D1 --> D
	
	Z["Neural network"]
    A["a"]
    A1["(-0.5)"]
    B["green"]
    B1["(0.7)"]
    C["red"]
    C1["(0.5)"]
    D["the"]
    D1["(-1.2)"]
    
    classDef note fill:none,stroke:none,color:#777;    

Los logits NO representan probabilidades ya que no suman 1 y pueden incluso ser negativos (la probabilidades no pueden). Para convertir logits a probabilidades se usa una Softmax layer

Temperature

La temperatura es una constante que se aplica a los logits antes de la transformación de la Softmax layer. Se usa para ajustar la creatividad del modelo y redistribuir la probabilidad de los valores. Una temperatura más alta hace que el modelo sea más creativo ya que aumenta las posibilidades de elegir tokens menos probables.

xychart-beta
  title "Temperatura vs Probabilidad"
  x-axis "Temperatura (T)" [0.1, 0.2, 0.5, 1, 2, 5]
  y-axis "Probabilidad" 0 --> 1
  line "P(token1)" [0.9999546, 0.9933071, 0.8807971, 0.7310586, 0.6224593, 0.5498340]
  line "P(token2)" [0.0000454, 0.0066929, 0.1192029, 0.2689414, 0.3775407, 0.4501660]

Ejemplos de temperaturas:

  • Low (0.2-0.3): El modelo es cauto y elige las palabras más probables. Output factual y predecible.
  • Medium (0.5-0.7): Un mix de confiabilidad y engagement
  • High (0.9-1.0): Toma riesgos y es impredecible

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AI Attack Vectors

Adversarial examples (perturbaciones imperceptibles)

Son imágenes donde matemáticamente se modifica el ruido propio de la imagen de manera muy precisa, para que el modelo la clasifique mal. A ojo humano la imagen parecerá idéntica a la original ya que la perturbación del ruido es mínima, pero no para el modelo que la procese.

Backdoor attacks (triggers)

Ataques donde se entrena al modelo para que responda de forma específica ante un trigger visual, ignorando el contenido de la imagen.

Ejemplo: entrenamos a un modelo con imágenes de un perro con un sticker rojo en la frente y lo etiquetamos como “gato”.
Por inferencia, cualquier imagen que tenga ese mismo sticker rojo, será identificado como “gato”.

Prompt Engineering

Verbalized Sampling

Nos permite “saltarnos” el alineamiento post-entrenamiento que se le realizan a los modelos pidiéndole las probabilidades de cada respuesta.

Give me 5 jokes about programmers with their corresponding probabilities

Evita que siempre responda con la misma y que se salga del loop siendo más “creativo”.

Del mismo modo podemos pedirle respuestas con baja probabilidades, con lo cual cada chiste será más excéntrico, con humor negro, más alejado de lo que respondería normalmente, con menos sentido o una mezcla de todas las anteriores.

Give me 5 jokes about coffee with a low probability

Comparar contra su propia solución

A veces puede ser útil darle tiempo para pensar y que lo intente solucionar él primero, y vea si su solución es la misma que la nuestra

Primero intenta resolver [PROBLEMA] por tu propia cuenta. Después, compara tu solución contra mi [SOLUCION PROPUESTA]. Dime si lo resolverías del mismo modo o que es lo que mejorarías y/o cambiarías. No juzgues ni compares contra [SOLUCION PROPUESTA] hasta que no lo hayas resuelto por tí mismo. 

[PROBLEMA]
problema goes here

[SOLUCION PROPUESTA]
mi solucion goes here

Auto-evaluación

Primero le damos un prompt de lo que queremos hacer

 Dame un programa en Python que haga "Hello World"

Luego una vez nos ha dado la solución le hacemos reflexionar iterativamente hasta que no proponga mejoras

Dada la respuesta anterior haz autocrítica e investiga si se puede mejorar alguna parte. Si no encuentras ninguna mejora sustancial prefiero que me lo digas antes de que propongas soluciones sin sentido.

Zero-Shot / Few-Shot

Clasificación de un prompt en función de los ejemplos que incluya

tipo desc. ejemplo
zero-shot prompt donde no introduces ningún ejemplo. Máxima creatividad, cero fiabilidad What is Algebra?
few-shots prompts con uno o más ejemplos. Cuantos más ejemplos, más inferirá el LLM de ellos, por lo que tendrá menos creatividad pero más fiabilidad Write a poem in the style of Shakespeare. Sonnet example: Sonnet 18: ‘Shall I compare thee…’. Now write me one about the moon

Chain of Thought (CoT)

Evita que los LLMs salten sobre el paso de razonamiento y logra que vayan paso a paso.

En vez de decirle

Cual es la mejor arquitectura para hacer x

Usar

Investiga las mejores arquitecturas para hacer x e y. Explica en que te basas y tu razonamiento para llegar hasta esa conclusión. Explícame los pros y contras de cada una y recomiéndame la mejor.

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NLP (Natural Language Processing)

NLP es el campo que permite a los ordenadores leer, entender y generar lenguaje humano, ambos hablado y escrito.

Es la tecnología que se usa cada vez que hablas con Alexa, traduces un texto con Google Translate o se filtra spam en tu correo.

También llamado Natural Language Understanding (NLU)

Comprende técnicas como sentiment analysis para saber si el tono de un texto es positivo o negativo. Para entrenar al modelo se le pasa un gran número de textos y se le dicen si son positivos o negativos.

Otras técnicas de NLP son:

  • speech-to-text o text-to-speech conversion
  • extracción de entidades de un texto (lugares, personas, etc.)
  • text classification (asignar docs a categorías específicas)
  • language detection
  • language translation
  • question answering

Tokenization concepts

Para poder manejar texto los sistemas de NLP rompen frases y palabras en piezas más pequeñas llamadas tokens. Los siguientes conceptos se aplican a la tokenizacion, dependiendo del problema especifico de NLP que tengamos que resolver.

Text normalization

Esto se hace antes de generar los tokens. Se normaliza el texto removiendo los signos de puntuación y cambiando todas las palabras a lower-case.

Mr Banks has worked in many banks.

Según el análisis que quieras hacer, puedes querer diferenciar entre Mr banks y banks. También puedes querer que banks sea un token diferente a banks., ya que este último añade como información que es el final de la frase.

Stop words removal

Stop words son palabras que añaden poco valor semántico.
Ejemplos:

  • the
  • a
  • it

n-grams

Multi-term frases como I have o He walked. Una frase compuesta por una unica palabra es un unigram. Si se compone de dos palabras es un bi-gram. Con tres es un tri-gram, etc.

Steaming

Técnica para consolidar palabras que tengan la misma raíz. Mediante esta técnica las palabras power, powered y powerful se consideran como el mismo token.

Interact with Github Copilot

Inline Chat

  1. Seleccionar el código para la query
  2. alt + ç
  3. hacer la pregunta

Algunos comandos útiles para inline chat son

  • /doc - añade comentarios al código
  • /explain - conseguir explicaciones sobre código
  • /fix - propose fixes for problems in the selected code
  • /generate - generar código para responder a una pregunta específica
  • /optimize - analizar y optimizar código seleccionado
  • /tests - generates unit tests for the selected code
  • /comment - converts comments into code snippets
  • /suggest - offer code suggestions based on the current context

Comments to code

You write a comment and the function name/input and when you hit Enter copilot completes with code

# function to iterate all prompts and print them
def iterate_and_print(prompts):

then copilot completes it to this

# function to iterate all prompts and print them
def iterate_and_print(prompts):
    for idx, prompt in enumerate(prompts):
        var_name = chr(ord('A') + idx)
        print(f"Prompt {var_name}:\n{prompt}\n")

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Concentration Methods

Pomodoro

25 min trabajo + 5 min descanso; a la tercera vez - descanso 15 mins Ideal para tareas cortas y variadas. Ritmo constante, evita fatiga.

52/17 rule

52 mins de trabajo + 17 mins descanso. Ideal para tareas de media duración. Equilibrio entre productividad y descanso pero menos flexible que pomodoro.

Ollama & OpenWeb UI (local LLMs)

Ollama’s github repository (to check for updates)
Ollama’s web (to check for models)
OpenWeb UI (to check for docker commands)

Install locally

Prerequisites

I’m running OpenWeb UI through docker.

First of all check you have docker.desktop open. It may tell you to update WSL. Afterwards please check your docker is able to run containers

docker run hello-world

Ollama

ollama ls # see local models
ollama run gpt-oss # run model
ollama rm gemma3 # delete model

inside a model

/? # see help

# this creates a 'blueprint' you can save and load multiple times to give the LLM some context
/save <model>
/load <model>

/clear
/bye (or ctrl+D)

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Screaming architecure

Es un principio de organización de proyectos. Percibe como estructurar el código en un proyecto.

Concepto propuesto por Robert C. Martin donde la arquitectura deberia gritar el dominio de negocio por módulos de dominio y no los detalles técnicos por capas técnicas.

propuesta habitual

Controllers/
Repositories/
Data/
Services/

screaming architecture

Invoices/
  CreateInvoice/
  PayInvoice/
  CancelInvoice/
Customers/
  RegisterCustomer/
  UpdateCustomer/

La desventaja es que puede incurrir en duplicación de código y requiere de conocimiento técnico avanzado.

C# User Secrets

Never store passwords or sensitive data in source code or configuration files. Production secrets shouldn’t be used for development or test. Secrets shouldn’t be deployed with the app. Production secrets should be accessed through a controlled means like Azure Key Vault.

Secret manager

This tool hides implementation details. The secret values are stored in a JSON file in the local machine’s user profile folder.

This tool operates on project-specific configuration settings and (!) it’s only meant for local development (!). Don’t use it for production as it’s not encrypted.

To use user secrets, run the following command in the project directory

dotnet user-secrets init

You can do this through visual studio Right click on your project inside vstudio > Administrar secretos de usuario

Set a new secret

Define an app secret containing a key > value

dotnet user-secrets set "OpenAI:ApiKey" "sk-xxxx"

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.NET AI integration

Today’s AI landscape moves so fast and providers differ so much that vendor lock-in can become expensive. You need a clean, testeable way to add AI without tying your architecture to one SDK.

The solution to this problem is a model-agnostic solution.

Nuggets to use (you need to click “see preliminar versions”):

  • Microsoft.Extensions.AI - This nugget implements IChatClient interface, which is an abstraction to use several LLM providers, from ChatGPT to Ollama.
  • Microsoft.Extensions.AI.OpenAI
  • OllamaSharp (previously Microsoft.Extensions.AI.Ollama)

You’ll need to go to Open AI platform to set up a project, billing, and get an openAI API key.

This repository is a test implementation which connects to OpenAi’s ChatGPT and is able to send prompts.

Best Practices

  • Keep inputs short and specific
  • Validate outputs with regex/JSON schema. Reject or re-ask when invalid
  • Log prompts, token counts, latency and provider responses
  • Improve cost ops. Cache results, batch requests and prefer smaller models by default
  • Don’t commit or send secrets or personal information
  • Failover. Implement timeouts, retries, and fallback models
  • LLMs are stateless; maintaining and reconstructing conversational context is a developer’s responsibility (chat history or memory abstractions)

Security

  • prompt injection: beware with malicious prompts to subvert model guardrails, steal data or execute unintended actions
  • LLMs may leak private or internal data via crafted prompts
  • Training data poisoning may be injected by malicious actors
  • DoS and rate limiting: prevent overuse / abuse

Reference(s)

https://roxeem.com/2025/09/04/the-practical-net-guide-to-ai-llm-introduction/
https://roxeem.com/2025/09/08/how-to-correctly-build-ai-features-in-dotnet/