Matrix methods for stochastic dynamic programming in ecology and evolutionary biology
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Organisms are constantly making tradeoffs. These tradeoffs may be behavioural (e.g. whether to focus on foraging or predator avoidance) or physiological (e.g. whether to allocate energy to reproduction or growth). Similarly, wildlife and fishery managers must make tradeoffs while striving for conservation or economic goals (e.g. costs vs. rewards). Stochastic dynamic programming (SDP) provides a powerful and flexible framework within which to explore these tradeoffs. A rich body of mathematical results on SDP exist but have received little attention in ecology and evolution. Using directed graphs – an intuitive visual model representation – we reformulated SDP models into matrix form. We synthesized relevant existing theoretical results which we then applied to two canonical SDP models in ecology and evolution. We applied these matrix methods to a simple illustrative patch choice example and an existing SDP model of parasitoid wasp behaviour. The proposed analytical matrix methods provide the same results as standard numerical methods as well as additional insights into the nature and quantity of other, nearly optimal, strategies, which we may also expect to observe in nature. The mathematical results highlighted in this work also explain qualitative aspects of model convergence. An added benefit of the proposed matrix notation is the resulting ease of implementation of Markov chain analysis (an exact solution for the realized states of an individual) rather than Monte Carlo simulations (the standard, approximate method). It also provides an independent validation method for other numerical methods, even in applications focused on short‐term, non‐stationary dynamics. These methods are useful for obtaining, interpreting, and further analysing model convergence to the optimal time‐independent (i.e. stationary) decisions predicted by an SDP model. SDP is a powerful tool both for theoretical and applied ecology, and an understanding of the mathematical structure underlying SDP models can increase our ability to apply and interpret these models.
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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 | 0,002 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 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 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 ».