Modelling in biology must adapt to increasingly complex and massive data. The efficiency of the inference algorithms used to estimate model parameters is therefore questioned. Many of these are based on stochastic optimization processes which waste a significant part of the computation time due to their rejection sampling approaches. We introduce the Fixed Landscape Inference MethOd (flimo), a new likelihood-free inference method for continuous state-space stochastic models. It applies deterministic gradient-based optimization algorithms to obtain a point estimate of the parameters, minimizing the difference between the data and some simulations according to some prescribed summary statistics. In this sense, it is analogous to Approximate Bayesian Computation (ABC). Like ABC, it can also provide an approximation of the distribution of the parameters. Three applications are proposed: a usual theoretical example, namely the inference of the parameters of g-and-k distributions; a population genetics problem, not so simple as it seems, namely the inference of a selective value from time series in a Wright-Fisher model; and simulations from a Ricker model, representing chaotic population dynamics. In the two first applications, the results show a drastic reduction of the computational time needed for the inference phase compared to the other methods, despite an equivalent accuracy. Even when likelihood-based methods are applicable, the simplicity and efficiency of flimo make it a compelling alternative. Implementations in Julia and in R are available on https://metabarcoding.org/flimo. To run flimo, the user must simply be able to simulate data according to the chosen model.


翻译:生物学建模必须适应日益复杂和海量的数据。因此,用于估计模型参数的推断算法的效率受到质疑。其中许多算法基于随机优化过程,其拒绝采样方法浪费了很大一部分计算时间。我们引入了固定景观推断方法(flimo),这是一种适用于连续状态空间随机模型的无似然推断新方法。它应用基于梯度的确定性优化算法来获得参数的点估计,根据一些规定的汇总统计量,最小化数据与某些模拟之间的差异。在这个意义上,它类似于近似贝叶斯计算(ABC)。与ABC一样,它也可以提供参数分布的近似。本文提出了三个应用:一个常见的理论示例,即g-and-k分布参数的推断;一个看似简单实则不然的群体遗传学问题,即Wright-Fisher模型中间序列选择性值的推断;以及来自Ricker模型的模拟,代表混沌种群动态。在前两个应用中,尽管精度相当,但结果显示推断阶段所需的计算时间相比其他方法大幅减少。即使基于似然的方法适用,flimo的简单性和高效性也使其成为极具吸引力的替代方案。Julia和R语言的实现可在https://metabarcoding.org/flimo获取。要运行flimo,用户只需能够根据所选模型模拟数据即可。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26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
《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
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29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
2+阅读 · 2017年12月31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
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+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
VIP会员
最新内容
ICML 2026 | SARDI:扩散语言模型的自增强检索
专知会员服务
0+阅读 · 今天14:33
长时程具身智能安全综述:机器人操作的跨层分析
《国防领域安全采用大语言模型的战略蓝图》
专知会员服务
2+阅读 · 今天13:55
ICML 2026 | 演化选择的因果建模
专知会员服务
4+阅读 · 6月5日
综述|学习式3D表征最新进展与趋势
专知会员服务
4+阅读 · 6月5日
人工智能重塑威慑:算法优势的兴起
专知会员服务
7+阅读 · 6月5日
AgentOps综述:智能体系统运维框架
专知会员服务
16+阅读 · 6月4日
《美陆军最新条令:兵力防护》
专知会员服务
13+阅读 · 6月4日
相关VIP内容
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26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
《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
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
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29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
2+阅读 · 2017年12月31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
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员