Leveraging neural networks to estimate parameters with confidence intervals
Notice bibliographique
Résumé
Abstract This manuscript presents a proof of concept for the estimation of parameters in a bioprocess while providing reliable confidence intervals. Specifically, Bayesian inference is used to estimate the uncertainty in the prediction of a parameter due to the presence of measurement noise in the process. The resultant joint probability distribution is utilized to infer the confidence interval of the resultant estimates. This method is numerically applied using a technique known as nested sampling. This algorithm iteratively samples parameters from a pre‐determined range of values to compare model predictions and obtain a probability density function. One challenge typically associated with this algorithm is in the determination of the prediction error, especially when a high‐fidelity dynamic model is being utilized. For the motivating example in the present manuscript, where a high‐fidelity simulated bioprocess is being considered, the use of the high‐fidelity model provided by Sartorius AG as part of the estimation algorithm poses computational challenges. To overcome this challenge, a universal approximator such as a parameterized neural network is used. This neural network is designed to simulate the results of the first principles model (while also capturing the dependence of the model parameters on the output), and once trained can provide near instantaneous results making the use of nested sampling computationally tractable for the application. Simulation results demonstrate the feasibility and capability of the proposed approach.
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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 | 0,005 | 0,030 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,002 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,003 |
| 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 ».