Micro-heterogeneity metrics for diffusion in soft matter
Notice bibliographique
Résumé
Passive particle tracking of diffusive paths in soft matter, coupled with analysis of the path data, is firmly established as a fundamental methodology for characterization of both diffusive transport properties (the focus here) and linear viscoelasticity. For either focus, particle time series are typically analyzed by ensemble averaging over paths, a perfectly natural protocol for homogeneous materials or for applications where mean properties are sufficient. Many biological materials, however, are heterogeneous over length scales above the probe diameter, and the implications of heterogeneity for biologically relevant transport properties (e.g. diffusive passage times through a complex fluid layer) motivate this paper. Our goals are three-fold: first, to detect heterogeneity as reflected by the ensemble path data; second, to further decompose the ensemble of particle paths into statistically distinct clusters; and third, to fit the path data in each cluster to a model for the underlying stochastic process. After reviewing current best practices for detection and assessment of heterogeneity in diffusive processes, we introduce our strategy toward the first two goals with methods from the statistics and machine learning literature that have not found application thus far to passive particle tracking data. We apply an analysis based solely on the path data that detects heterogeneity and yields a decomposition of particle paths into statistically distinct clusters. After these two goals are achieved, one can then pursue model-fitting. We illustrate these heterogeneity metrics on diverse datasets: for numerically generated and experimental particle paths, with tunable and unknown heterogeneity, on numerical models for simple diffusion and anomalous sub-diffusion, and experimentally on sucrose, hyaluronic acid, agarose, and human lung culture mucus solutions.
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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 | 0,002 | 0,011 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,004 | 0,002 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,002 |
| Communication savante | 0,002 | 0,003 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| 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 ».