Cross-validation for training and testing co-occurrence network inference algorithms
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Microorganisms are found in almost every environment, including soil, water, air and inside other organisms, such as animals and plants. While some microorganisms cause diseases, most of them help in biological processes such as decomposition, fermentation and nutrient cycling. Much research has been conducted on the study of microbial communities in various environments and how their interactions and relationships can provide insight into various diseases. Co-occurrence network inference algorithms help us understand the complex associations of micro-organisms, especially bacteria. Existing network inference algorithms employ techniques such as correlation, regularized linear regression, and conditional dependence, which have different hyper-parameters that determine the sparsity of the network. These complex microbial communities form intricate ecological networks that are fundamental to ecosystem functioning and host health. Understanding these networks is crucial for developing targeted interventions in both environmental and clinical settings. The emergence of high-throughput sequencing technologies has generated unprecedented amounts of microbiome data, necessitating robust computational methods for network inference and validation. RESULTS: Previous methods for evaluating the quality of the inferred network include using external data, and network consistency across sub-samples, both of which have several drawbacks that limit their applicability in real microbiome composition data sets. We propose a novel cross-validation method to evaluate co-occurrence network inference algorithms, and new methods for applying existing algorithms to predict on test data. Our method demonstrates superior performance in handling compositional data and addressing the challenges of high dimensionality and sparsity inherent in real microbiome datasets. The proposed framework also provides robust estimates of network stability. CONCLUSIONS: Our empirical study shows that the proposed cross-validation method is useful for hyper-parameter selection (training) and comparing the quality of inferred networks between different algorithms (testing). This advancement represents a significant step forward in microbiome network analysis, providing researchers with a reliable tool for understanding complex microbial interactions. The method's applicability extends beyond microbiome studies to other fields where network inference from high-dimensional compositional data is crucial, such as gene regulatory networks and ecological food webs. Our framework establishes a new standard for validation in network inference, potentially accelerating discoveries in microbial ecology and human health.
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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 | 0,049 | 0,112 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,004 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,003 | 0,003 |
| Bibliométrie | 0,005 | 0,003 |
| Études des sciences et des technologies | 0,002 | 0,003 |
| Communication savante | 0,002 | 0,003 |
| Science ouverte | 0,007 | 0,003 |
| Intégrité de la recherche | 0,005 | 0,008 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,005 | 0,002 |
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.
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 ».