Estimating a Predator‐Prey Dynamical Model with the Parameter Cascades Method
Notice bibliographique
Résumé
Ordinary differential equations (ODEs) are widely used in ecology to describe the dynamical behavior of systems of interacting populations. However, systems of ODEs rarely provide quantitative solutions that are close to real field observations or experimental data because natural systems are subject to environmental and demographic noise and ecologists are often uncertain about the correct parameterization. In this article we introduce "parameter cascades" as an improved method to estimate ODE parameters such that the corresponding ODE solutions fit the real data well. This method is based on the modified penalized smoothing with the penalty defined by ODEs and a generalization of profiled estimation, which leads to fast estimation and good precision for ODE parameters from noisy data. This method is applied to a set of ODEs originally developed to describe an experimental predator-prey system that undergoes oscillatory dynamics. The new parameterization considerably improves the fit of the ODE model to the experimental data sets. At the same time, our method reveals that important structural assumptions that underlie the original ODE model are essentially correct. The mathematical formulations of the two nonlinear interaction terms (functional responses) that link the ODEs in the predator-prey model are validated by estimating the functional responses nonparametrically from the real data. We suggest two major applications of "parameter cascades" to ecological modeling: It can be used to estimate parameters when original data are noisy, missing, or when no reliable priori estimates are available; it can help to validate the structural soundness of the mathematical modeling approach.
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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 | 0,004 | 0,012 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,002 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
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 ».