Validation and calibration of probabilistic predictions in ecology
Notice bibliographique
Résumé
Summary Predictive models in ecology are important for guiding policy and management. However, they are necessarily abstractions of natural systems, making predictive validation imperative. Models, which make predictions about binary outcomes (e.g. Species distribution models, population viability analysis, disease/invasion models), are widespread in the ecological literature. When supporting probability‐based management decisions, these predictions need to be assessed with respect to the degree to which predicted probabilities agree with future outcomes. Many predictive models are not validated using external data and are often only assessed in terms of their ability to discriminate between outcomes rather than the degree to which they predicted the correct probabilities. We develop a novel Validation Metric Applied to Probabilistic Predictions (VMAPP), which provides a goodness‐of‐fit test of calibration for probabilistic prediction models using binary data (e.g. presences and absences in models of species distributions). We analyse the theoretic properties of this test and compare its performance against existing methods, and apply it to a published model in invasion biology, which forecasts the establishment probability of the zooplanktivorous spiny water flea (Bythotrephes longimanus). We selected 102 additional sites to sample four years after the training data were collected and use this independently collected data to assess predictive reliability using VMAPP. Theoretic simulation analysis shows that VMAPP outperforms existing metrics (Cox's regression technique and Hosmer & Lemeshow's χ2 test) in terms of statistical power to identify model miscalibration. Further, we find that under realistic conditions where model parameters are estimated (and have associated uncertainty) that VMAPP is more robust, retaining the appropriate type‐I error rates (5%) where previous metrics fail (≤17%). Application of VMAPP to a published invasion model using empirical validation data shows that in addition to having high discriminative power, the model's probabilistic predictions agree with the observed outcomes as measured by VMAPP. We argue that quantifying ecological predictions as probabilities with associated uncertainty provides the most useful information to support management decisions. Ecological predictions, while uncertain, should still be rigorously validated. Identifying the circumstances in which our predictions deviate from observation can further inform the next generation of the model, bringing prediction and reality ever closer.
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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 | 0,044 | 0,182 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,003 |
| Communication savante | 0,002 | 0,003 |
| Science ouverte | 0,003 | 0,003 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,003 |
| 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 ».