The two-dimensional track of an animal on a landscape has progressed over the past three decades from hourly to second-by-second recordings of locations. Track segmentation methods for analyzing the behavioral information in such relocation data has lagged somewhat behind, with scales of analysis currently at the sub-hourly to minute level. A new approach is needed to bring segmentation analysis down to a second-by-second level. Here, such an approach is presented that rests heavily on concepts from Shannon's Information Theory. In this paper, we first briefly review and update concepts relating to movement path segmentation. We then discuss how cluster analysis can be used to organize the smallest viable statistical movement elements (StaMEs), which are $\mu$ steps long, and to code the next level of movement elements called ``words'' that are $m \mu$ steps long. Centroids of these word clusters are identified as canonical activity modes (CAMs). Unlike current segmentation schemes, the approach presented here allows us to provide entropy measures for movement paths, compute the coding efficiencies of derived StaMEs and CAMs, and assess error rates in the allocation of strings of $m$ StaMEs to CAM types. In addition our approach allows us to employ the Jensen-Shannon divergence measure to assess and compare the best choices for the various parameters (number of steps in a StaME, number of StaME types, number of StaMEs in a word, number of CAM types), as well as the best clustering methods for generating segments that can then be used to interpret and predict sequences of higher order segments. The theory presented here provides another tool in our toolbox for dealing with the effects of global change on the movement and redistribution of animals across altered landscapes


翻译:过去三十年间,动物在景观中运动的二维轨迹记录已从每小时定位发展为每秒级定位。分析此类重定位数据中行为信息的轨迹分割方法发展相对滞后,当前分析尺度仍停留在次小时至分钟级。亟需新方法将分割分析推进至秒级。本文提出一种基于香农信息论核心概念的新方法。首先简要回顾并更新了运动路径分割的相关概念。继而探讨如何利用聚类分析组织最小可行统计运动单元(StaMEs),每个单元包含$\mu$个步长,并对下一级命名为"词"(包含$m \mu$个步长)的运动单元进行编码。这些词簇的质心被定义为典型活动模式(CAMs)。与现有分割方案不同,本方法可提供运动路径的熵测度,计算衍生StaMEs与CAMs的编码效率,并评估将长度为$m$个StaME的字符串分配至CAM类型时的误差率。此外,本方法采用詹森-香农散度测度评估并比较各类参数(StaME步长数、StaME类型数、词内StaME数量、CAM类型数)的最佳选择,以及用于生成可解释与预测高阶段序列的最佳聚类方法。本文提出的理论为应对全球变化对动物在景观变迁中的运动与再分布影响提供了另一重要分析工具。

0
下载
关闭预览

相关内容

《计算机信息》杂志发表高质量的论文,扩大了运筹学和计算的范围,寻求有关理论、方法、实验、系统和应用方面的原创研究论文、新颖的调查和教程论文,以及描述新的和有用的软件工具的论文。官网链接:https://pubsonline.informs.org/journal/ijoc
【ACL2020】多模态信息抽取,365页ppt
专知会员服务
151+阅读 · 2020年7月6日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2024年5月6日
Arxiv
21+阅读 · 2023年7月12日
Arxiv
13+阅读 · 2021年5月25日
Arxiv
21+阅读 · 2021年2月13日
VIP会员
最新内容
无人机自主控制与人工智能:系统性综述
专知会员服务
10+阅读 · 今天7:25
巡飞弹与反无人机系统——现代战场的两大支柱
专知会员服务
3+阅读 · 今天6:54
《打造“黄金舰队”》57页报告
专知会员服务
3+阅读 · 今天6:52
《北约数字教官网络发展路径》128页报告
专知会员服务
2+阅读 · 今天6:33
ECCV 2026 | MIMFlow:MIM与归一化流统一图像生成
专知会员服务
7+阅读 · 6月25日
网状网络及其在军事领域的运用
专知会员服务
8+阅读 · 6月25日
无美国参与的欧洲战争方式(万字长文)
专知会员服务
8+阅读 · 6月25日
《国防领域敏感性分析白皮书》
专知会员服务
9+阅读 · 6月25日
综述 | 从问答到任务完成:Agent系统与Harness设计
专知会员服务
10+阅读 · 6月24日
Agentic RL:框架、实践与长程智能体训练
专知会员服务
10+阅读 · 6月24日
相关VIP内容
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员