Selective Weighted Least Squares Method for Fourier Transform Infrared Quantitative Analysis
Notice bibliographique
Résumé
Classical least squares (CLS) regression is a popular multivariate statistical method used frequently for quantitative analysis using Fourier transform infrared (FT-IR) spectrometry. Classical least squares provides the best unbiased estimator for uncorrelated residual errors with zero mean and equal variance. However, the noise in FT-IR spectra, which accounts for a large portion of the residual errors, is heteroscedastic. Thus, if this noise with zero mean dominates in the residual errors, the weighted least squares (WLS) regression method described in this paper is a better estimator than CLS. However, if bias errors, such as the residual baseline error, are significant, WLS may perform worse than CLS. In this paper, we compare the effect of noise and bias error in using CLS and WLS in quantitative analysis. Results indicated that for wavenumbers with low absorbance, the bias error significantly affected the error, such that the performance of CLS is better than that of WLS. However, for wavenumbers with high absorbance, the noise significantly affected the error, and WLS proves to be better than CLS. Thus, we propose a selective weighted least squares (SWLS) regression that processes data with different wavenumbers using either CLS or WLS based on a selection criterion, i.e., lower or higher than an absorbance threshold. The effects of various factors on the optimal threshold value (OTV) for SWLS have been studied through numerical simulations. These studies reported that: (1) the concentration and the analyte type had minimal effect on OTV; and (2) the major factor that influences OTV is the ratio between the bias error and the standard deviation of the noise. The last part of this paper is dedicated to quantitative analysis of methane gas spectra, and methane/toluene mixtures gas spectra as measured using FT-IR spectrometry and CLS, WLS, and SWLS. The standard error of prediction (SEP), bias of prediction (bias), and the residual sum of squares of the errors (RSS) from the three quantitative analyses were compared. In methane gas analysis, SWLS yielded the lowest SEP and RSS among the three methods. In methane/toluene mixture gas analysis, a modification of the SWLS has been presented to tackle the bias error from other components. The SWLS without modification presents the lowest SEP in all cases but not bias and RSS. The modification of SWLS reduced the bias, which showed a lower RSS than CLS, especially for small components.
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,003 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 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 tête enseignante, 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 ».