Topological Data Analysis as a Morphometric Method: Using Persistent Homology to Demarcate a Leaf Morphospace
Notice bibliographique
Résumé
Current morphometric methods that comprehensively measure shape cannot compare the disparate leaf shapes found in seed plants and are sensitive to processing artifacts. We explore the use of persistent homology, a topological method applied as a filtration across simplicial complexes (or more simply, a method to measure topological features of spaces across different spatial resolutions), to overcome these limitations. The described method isolates subsets of shape features and measures the spatial relationship of neighboring pixel densities in a shape. We apply the method to the analysis of 182,707 leaves, both published and unpublished, representing 141 plant families collected from 75 sites throughout the world. By measuring leaves from throughout the seed plants using persistent homology, a defined morphospace comparing all leaves is demarcated. Clear differences in shape between major phylogenetic groups are detected and estimates of leaf shape diversity within plant families are made. The approach predicts plant family above chance. The application of a persistent homology method, using topological features, to measure leaf shape allows for a unified morphometric framework to measure plant form, including shapes, textures, patterns, and branching architectures.
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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 | 0,009 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,009 | 0,005 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,003 |
| Communication savante | 0,003 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,003 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,001 |
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 ».