Age grading An. gambiae and An. arabiensis using near infrared spectra and artificial neural networks
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Near infrared spectroscopy (NIRS) is currently complementing techniques to age-grade mosquitoes. NIRS classifies lab-reared and semi-field raised mosquitoes into < or ≥ 7 days old with an average accuracy of 80%, achieved by training a regression model using partial least squares (PLS) and interpreted as a binary classifier. METHODS AND FINDINGS: We explore whether using an artificial neural network (ANN) analysis instead of PLS regression improves the current accuracy of NIRS models for age-grading malaria transmitting mosquitoes. We also explore if directly training a binary classifier instead of training a regression model and interpreting it as a binary classifier improves the accuracy. A total of 786 and 870 NIR spectra collected from laboratory reared An. gambiae and An. arabiensis, respectively, were used and pre-processed according to previously published protocols. The ANN regression model scored root mean squared error (RMSE) of 1.6 ± 0.2 for An. gambiae and 2.8 ± 0.2 for An. arabiensis; whereas the PLS regression model scored RMSE of 3.7 ± 0.2 for An. gambiae, and 4.5 ± 0.1 for An. arabiensis. When we interpreted regression models as binary classifiers, the accuracy of the ANN regression model was 93.7 ± 1.0% for An. gambiae, and 90.2 ± 1.7% for An. arabiensis; while PLS regression model scored the accuracy of 83.9 ± 2.3% for An. gambiae, and 80.3 ± 2.1% for An. arabiensis. We also find that a directly trained binary classifier yields higher age estimation accuracy than a regression model interpreted as a binary classifier. A directly trained ANN binary classifier scored an accuracy of 99.4 ± 1.0 for An. gambiae and 99.0 ± 0.6% for An. arabiensis; while a directly trained PLS binary classifier scored 93.6 ± 1.2% for An. gambiae and 88.7 ± 1.1% for An. arabiensis. We further tested the reproducibility of these results on different independent mosquito datasets. ANNs scored higher estimation accuracies than when the same age models are trained using PLS. Regardless of the model architecture, directly trained binary classifiers scored higher accuracies on classifying age of mosquitoes than regression models translated as binary classifiers. CONCLUSION: We recommend training models to estimate age of An. arabiensis and An. gambiae using ANN model architectures (especially for datasets with at least 70 mosquitoes per age group) and direct training of binary classifier instead of training a regression model and interpreting it as a binary classifier.
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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 | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| 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) | 0,000 | 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 ».