Stochastic Differential Equations With Applications to Biomedical Signal Processing
Notice bibliographique
Résumé
Dynamic behavior of biological systems is often governed by complex physiological processes that are inherently stochastic.Therefore most physiological signals belong to the group of stochastic signals for which it is impossible to predict an exact future value even if we know its entire past history.That is there is always an aspect of a signal that is inherently random i.e. unknown.Commonly used biomedical signal processing techniques often assume that observed parameters and variables are deterministic in nature and model randomness through so called observation errors which do not influence the stochastic nature of underlying processes (e.g., metabolism, molecular kinetics, etc.).An alternative approach would be based on the assumption that the governing mechanisms are subject to instantaneous changes on a certain time scale.As an example fluctuations in the respiratory rate and/or concentration of oxygen (or equivalently partial pressures) in various compartments is strongly affected by a metabolic rate, which is inherently stochastic and therefore is not a smooth process.As a consequence one of the mathematical techniques that is quickly assuming an important role in modeling of biological signals is stochastic differential equations (SDE) modeling.These models are natural extensions of classic deterministic models and corresponding ordinary differential equations.In this chapter we will present computational framework necessary for successful application of SDE models to actual biomedical signals.To accomplish this task we will first start with mathematical theory behind SDE models.These models are used extensively in various fields such as financial engineering, population dynamics, hydrology, etc.Unfortunately, most of the literature about stochastic differential equations seems to place a large emphasis on rigor and completeness using strict mathematical formalism that may look intimidating to non-experts.In this chapter we will attempt to present answer to the following questions: in what situations the stochastic differential models may be applicable, what are the essential characteristics of these models, and what are some possible tools that can be used in solving them.We will first introduce mathematical theory necessary for understanding SDEs.Next, we will discuss both univariate and multivariate SDEs and discuss the corresponding computational issues.We will start with introducing the concept of stochastic integrals and illustrate the solution process using one univariate and one multivariate example.To address the computational complexity in realistic biomedical signal models we will further discuss the aforementioned biochemical transport model and derive the stochastic integral solution www.intechopen.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,006 | 0,002 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».