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Enregistrement W3010161961 · doi:10.1017/s1751731120000312

Review: Synergy between mechanistic modelling and data-driven models for modern animal production systems in the era of big data

2020· review· en· W3010161961 sur OpenAlexafffund
Michael A. Jacobs, J. Dijkstra, H. van Laar, J.P. Cant, Dan Tulpan, Niall D. Ferguson

Notice bibliographique

Revueanimal · 2020
Typereview
Langueen
DomaineAgricultural and Biological Sciences
ThématiqueSmart Agriculture and AI
Établissements canadiensUniversity of Guelph
Organismes subventionnairesCanada First Research Excellence FundUniversity of Guelph
Mots-clésBig dataData scienceProduction (economics)Animal modelComputer scienceBiochemical engineeringBiologyEngineeringData miningEconomics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Mechanistic models (MMs) have served as causal pathway analysis and 'decision-support' tools within animal production systems for decades. Such models quantitatively define how a biological system works based on causal relationships and use that cumulative biological knowledge to generate predictions and recommendations (in practice) and generate/evaluate hypotheses (in research). Their limitations revolve around obtaining sufficiently accurate inputs, user training and accuracy/precision of predictions on-farm. The new wave in digitalization technologies may negate some of these challenges. New data-driven (DD) modelling methods such as machine learning (ML) and deep learning (DL) examine patterns in data to produce accurate predictions (forecasting, classification of animals, etc.). The deluge of sensor data and new self-learning modelling techniques may address some of the limitations of traditional MM approaches - access to input data (e.g. sensors) and on-farm calibration. However, most of these new methods lack transparency in the reasoning behind predictions, in contrast to MM that have historically been used to translate knowledge into wisdom. The objective of this paper is to propose means to hybridize these two seemingly divergent methodologies to advance the models we use in animal production systems and support movement towards truly knowledge-based precision agriculture. In order to identify potential niches for models in animal production of the future, a cross-species (dairy, swine and poultry) examination of the current state of the art in MM and new DD methodologies (ML, DL analytics) is undertaken. We hypothesize that there are several ways via which synergy may be achieved to advance both our predictive capabilities and system understanding, being: (1) building and utilizing data streams (e.g. intake, rumination behaviour, rumen sensors, activity sensors, environmental sensors, cameras and near IR) to apply MM in real-time and/or with new resolution and capabilities; (2) hybridization of MM and DD approaches where, for example, a ML framework is augmented by MM-generated parameters or predicted outcomes and (3) hybridization of the MM and DD approaches, where biological bounds are placed on parameters within a MM framework, and the DD system parameterizes the MM for individual animals, farms or other such clusters of data. As animal systems modellers, we should expand our toolbox to explore new DD approaches and big data to find opportunities to increase understanding of biological systems, find new patterns in data and move the field towards intelligent, knowledge-based precision agriculture systems.

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 machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,003
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,010
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Sans objet · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Synthèse · Signal consensuel: Synthèse
Score de désaccord entre enseignants0,006
Score d'incertitude au seuil0,020

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0030,010
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0030,002
Bibliométrie0,0030,003
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0030,003
Science ouverte0,0020,001
Intégrité de la recherche0,0030,004
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0060,002

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.

Tête enseignante Opus0,271
Tête enseignante GPT0,321
Écart entre enseignants0,049 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSans objet
Domainenon disponible
GenreSynthèse

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations90
Publié2020
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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