Skip to main content
CenXiv.org
此网站处于试运行阶段,支持我们!
我们衷心感谢所有贡献者的支持。
贡献
赞助
cenxiv logo > q-bio > arXiv:2501.01283v4

帮助 | 高级搜索

定量生物学 > 定量方法

arXiv:2501.01283v4 (q-bio)
[提交于 2025年1月2日 (v1) ,最后修订 2025年6月16日 (此版本, v4)]

标题: 一个系统化的计算框架用于生物领域数学模型的实际可辨识性分析

标题: A Systematic Computational Framework for Practical Identifiability Analysis in Mathematical Models Arising from Biology

Authors:Shun Wang, Wenrui Hao
摘要: 实际可辨识性是在基于数据的数学系统建模中的一个关键问题。 本文提出了一种新颖的实际可辨识性分析框架,用于评估生物系统数学模型中的参数可辨识性。 从严格定义实际可辨识性的数学定义出发,我们证明了它与Fisher信息矩阵可逆性之间的等价性。 我们的框架建立了实际可辨识性和坐标可辨识性之间的关系,并引入了一种新度量,相比轮廓似然法能简化且加速参数可辨识性的评估。 此外,我们提出了新的正则化项来处理非可辨识参数,从而实现不确定性量化并提升模型可靠性。 为了指导实验设计,我们提供了一种最优数据收集算法,确保所有模型参数都能达到实际可辨识性。 Hill函数、神经网络以及动态生物模型的应用展示了所提出的计算框架在揭示关键生物学过程和识别关键可观测变量方面的可行性和效率。
摘要: Practical identifiability is a critical concern in data-driven modeling of mathematical systems. In this paper, we propose a novel framework for practical identifiability analysis to evaluate parameter identifiability in mathematical models of biological systems. Starting with a rigorous mathematical definition of practical identifiability, we demonstrate its equivalence to the invertibility of the Fisher Information Matrix. Our framework establishes the relationship between practical identifiability and coordinate identifiability, introducing a novel metric that simplifies and accelerates the evaluation of parameter identifiability compared to the profile likelihood method. Additionally, we introduce new regularization terms to address non-identifiable parameters, enabling uncertainty quantification and improving model reliability. To guide experimental design, we present an optimal data collection algorithm that ensures all model parameters are practically identifiable. Applications to Hill functions, neural networks, and dynamic biological models demonstrate the feasibility and efficiency of the proposed computational framework in uncovering critical biological processes and identifying key observable variables.
评论: 20页,9幅图,1个表格
主题: 定量方法 (q-bio.QM)
引用方式: arXiv:2501.01283 [q-bio.QM]
  (或者 arXiv:2501.01283v4 [q-bio.QM] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2501.01283
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI

提交历史

来自: Shun Wang [查看电子邮件]
[v1] 星期四, 2025 年 1 月 2 日 14:46:06 UTC (2,668 KB)
[v2] 星期日, 2025 年 1 月 12 日 01:55:57 UTC (2,666 KB)
[v3] 星期一, 2025 年 1 月 20 日 00:52:57 UTC (2,603 KB)
[v4] 星期一, 2025 年 6 月 16 日 01:56:16 UTC (7,071 KB)
全文链接:

获取论文:

    查看标题为《》的 PDF
  • 查看中文 PDF
  • 查看 PDF
  • HTML(实验性)
  • TeX 源代码
  • 其他格式
许可图标 查看许可
当前浏览上下文:
q-bio.QM
< 上一篇   |   下一篇 >
新的 | 最近的 | 2025-01
切换浏览方式为:
q-bio

参考文献与引用

  • NASA ADS
  • 谷歌学术搜索
  • 语义学者
a 导出 BibTeX 引用 加载中...

BibTeX 格式的引用

×
数据由提供:

收藏

BibSonomy logo Reddit logo

文献和引用工具

文献资源探索 (什么是资源探索?)
连接的论文 (什么是连接的论文?)
Litmaps (什么是 Litmaps?)
scite 智能引用 (什么是智能引用?)

与本文相关的代码,数据和媒体

alphaXiv (什么是 alphaXiv?)
CatalyzeX 代码查找器 (什么是 CatalyzeX?)
DagsHub (什么是 DagsHub?)
Gotit.pub (什么是 GotitPub?)
Hugging Face (什么是 Huggingface?)
带有代码的论文 (什么是带有代码的论文?)
ScienceCast (什么是 ScienceCast?)

演示

复制 (什么是复制?)
Hugging Face Spaces (什么是 Spaces?)
TXYZ.AI (什么是 TXYZ.AI?)

推荐器和搜索工具

影响之花 (什么是影响之花?)
核心推荐器 (什么是核心?)
IArxiv 推荐器 (什么是 IArxiv?)
  • 作者
  • 地点
  • 机构
  • 主题

arXivLabs:与社区合作伙伴的实验项目

arXivLabs 是一个框架,允许合作伙伴直接在我们的网站上开发和分享新的 arXiv 特性。

与 arXivLabs 合作的个人和组织都接受了我们的价值观,即开放、社区、卓越和用户数据隐私。arXiv 承诺这些价值观,并且只与遵守这些价值观的合作伙伴合作。

有一个为 arXiv 社区增加价值的项目想法吗? 了解更多关于 arXivLabs 的信息.

这篇论文的哪些作者是支持者? | 禁用 MathJax (什么是 MathJax?)
  • 关于
  • 帮助
  • contact arXivClick here to contact arXiv 联系
  • 订阅 arXiv 邮件列表点击这里订阅 订阅
  • 版权
  • 隐私政策
  • 网络无障碍帮助
  • arXiv 运营状态
    通过...获取状态通知 email 或者 slack

京ICP备2025123034号