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Enregistrement W4229039606 · doi:10.1101/2022.05.03.490388

A real data-driven simulation strategy to select an imputation method for mixed-type trait data

2022· preprint· en· W4229039606 sur OpenAlexaff
Jacqueline A. May, Zeny Feng, Sarah J. Adamowicz

Notice bibliographique

RevuebioRxiv (Cold Spring Harbor Laboratory) · 2022
Typepreprint
Langueen
DomaineEnvironmental Science
ThématiqueEcology and Vegetation Dynamics Studies
Établissements canadiensUniversity of Guelph
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésMissing dataImputation (statistics)Categorical variableRandom forestStatisticsTraitType I and type II errorsMultivariate statisticsComputer scienceMean squared errorData miningMathematicsArtificial intelligence

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract Missing observations in trait datasets pose an obstacle for analyses in myriad biological disciplines. Considering the mixed results of imputation, the wide variety of available methods, and the varied structure of real trait datasets, a framework for selecting a suitable imputation method is advantageous. We invoked a real data-driven simulation strategy to select an imputation method for a given mixed-type (categorical, count, continuous) target dataset. Candidate methods included mean/mode imputation, k -nearest neighbour, random forests, and multivariate imputation by chained equations (MICE). Using a trait dataset of squamates (lizards and amphisbaenians; order: Squamata) as a target dataset, a complete-case dataset consisting of species with nearly complete information was formed for the imputation method selection. Missing data were induced by removing values from this dataset under different missingness mechanisms: missing completely at random (MCAR), missing at random (MAR), and missing not at random (MNAR). For each method, combinations with and without phylogenetic information from single gene (nuclear and mitochondrial) or multigene trees were used to impute the missing values for five numerical and two categorical traits. The performances of the methods were evaluated under each missing mechanism by determining the mean squared error and proportion falsely classified rates for numerical and categorical traits, respectively. A random forest method supplemented with a nuclear-derived phylogeny resulted in the lowest error rates for the majority of traits, and this method was used to impute missing values in the original dataset. Data with imputed values better reflected the characteristics and distributions of the original data compared to complete-case data. However, caution should be taken when imputing trait data as phylogeny did not always improve performance for every trait and in every scenario. Ultimately, these results support the use of a real data-driven simulation strategy for selecting a suitable imputation method for a given mixed-type trait dataset. Author summary The issue of missing data is problematic in trait datasets as the missingness pattern may not be entirely random. Whether data are missing may depend on other known observations in the dataset, or on the value of the missing data points themselves. When only complete cases are used in an analysis, derived results may be biased. Imputation is an alternative to complete-case analysis and entails filling in the missing values using information provided by other trait values present in the dataset. Including phylogenetic information in the imputation process can improve the accuracy of imputed values, though results are dependent on the amount and pattern of missingness. Most previous evaluations of imputation methods for trait datasets are limited to numerical simulated data, with categorical traits not considered. Given a particular dataset, we propose the use of a real data-driven simulation strategy to select an imputation method. We evaluated the accuracies of four different imputation methods, with and without phylogeny information, and under different simulated missingness patterns using an example reptile trait dataset. Results indicated that data imputed using the best-performing method better reflected the original dataset characteristics compared to complete-case data. As imputation performance varies depending on the properties of a given dataset, a real data-driven simulation strategy can be used to provide guidance on best imputation practices.

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)0,017
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,033
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,017
Score d'incertitude au seuil0,088

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0170,033
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0010,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0020,001
Intégrité de la recherche0,0010,002
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0030,000

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.

Tête enseignante Opus0,050
Tête enseignante GPT0,327
Écart entre enseignants0,277 · 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'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

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

En bref

Citations2
Publié2022
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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