Estimating parameters from multiple time series of population dynamics using Bayesian inference
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Empirical time series of interacting entities, e.g. species abundances, are highly useful to study ecological mechanisms. Mathematical models are valuable tools to further elucidate those mechanisms and underlying processes. However, obtaining an agreement between model predictions and experimental observations remains a demanding task. As models always abstract from reality one parameter often summarizes several properties. Parameter measurements are performed in additional experiments independent of the ones delivering the time series. Transferring these parameter values to different settings may result in incorrect parametrizations. On top of that, the properties of organisms and thus the respective parameter values may vary considerably. These issues limit the use of a priori model parametrizations. In this study, we present a method suited for a direct estimation of model parameters and their variability from experimental time series data. We combine numerical simulations of a continuous-time dynamical population model with Bayesian inference, using a hierarchical framework that allows for variability of individual parameters. The method is applied to a comprehensive set of time series from a laboratory predator-prey system that features both steady states and cyclic population dynamics. Our model predictions are able to reproduce both steady states and cyclic dynamics of the data. Additionally to the direct estimates of the parameter values, the Bayesian approach also provides their uncertainties. We found that fitting cyclic population dynamics, which contain more information on the process rates than steady states, yields more precise parameter estimates. We detected significant variability among parameters of different time series and identified the variation in the maximum growth rate of the prey as a source for the transition from steady states to cyclic dynamics. By lending more flexibility to the model, our approach facilitates parametrizations and shows more easily which patterns in time series can be explained also by simple models. Applying Bayesian inference and dynamical population models in conjunction may help to quantify the profound variability in organismal properties in nature.
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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 | 0,015 |
| 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 | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| 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 ».