• Treffer 5 von 54
Zurück zur Trefferliste

Bayesian deep learning for error estimation in the analysis of anomalous diffusion

  • Sprache Englisch Modern single-particle-tracking techniques produce extensive time-series of diffusive motion in a wide variety of systems, from single-molecule motion in living-cells to movement ecology. The quest is to decipher the physical mechanisms encoded in the data and thus to better understand the probed systems. We here augment recently proposed machine-learning techniques for decoding anomalous-diffusion data to include an uncertainty estimate in addition to the predicted output. To avoid the Black-Box-Problem a Bayesian-Deep-Learning technique named Stochastic-Weight-Averaging-Gaussian is used to train models for both the classification of the diffusionmodel and the regression of the anomalous diffusion exponent of single-particle-trajectories. Evaluating their performance, we find that these models can achieve a wellcalibrated error estimate while maintaining high prediction accuracies. In the analysis of the output uncertainty predictions we relate these to properties of the underlying diffusion models, thus providingSprache Englisch Modern single-particle-tracking techniques produce extensive time-series of diffusive motion in a wide variety of systems, from single-molecule motion in living-cells to movement ecology. The quest is to decipher the physical mechanisms encoded in the data and thus to better understand the probed systems. We here augment recently proposed machine-learning techniques for decoding anomalous-diffusion data to include an uncertainty estimate in addition to the predicted output. To avoid the Black-Box-Problem a Bayesian-Deep-Learning technique named Stochastic-Weight-Averaging-Gaussian is used to train models for both the classification of the diffusionmodel and the regression of the anomalous diffusion exponent of single-particle-trajectories. Evaluating their performance, we find that these models can achieve a wellcalibrated error estimate while maintaining high prediction accuracies. In the analysis of the output uncertainty predictions we relate these to properties of the underlying diffusion models, thus providing insights into the learning process of the machine and the relevance of the output.zeige mehrzeige weniger

Volltext Dateien herunterladen

  • zmnr1314.pdfeng
    (1384KB)

    SHA-512:8ad0514271b851d855e2a0bb6a76c2a4f04039d930255a65b467982a675c7360a9f94fefc7b945579e1d86085f9ce285e82c5a75dad07e9b2d51bd5cde987b96

Metadaten exportieren

Weitere Dienste

Suche bei Google Scholar Statistik - Anzahl der Zugriffe auf das Dokument
Metadaten
Verfasserangaben:Henrik SecklerORCiD, Ralf MetzlerORCiDGND
URN:urn:nbn:de:kobv:517-opus4-586025
DOI:https://doi.org/10.25932/publishup-58602
ISSN:1866-8372
Titel des übergeordneten Werks (Deutsch):Zweitveröffentlichungen der Universität Potsdam : Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe
Schriftenreihe (Bandnummer):Zweitveröffentlichungen der Universität Potsdam : Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe (1314)
Publikationstyp:Postprint
Sprache:Englisch
Datum der Erstveröffentlichung:07.11.2022
Erscheinungsjahr:2022
Veröffentlichende Institution:Universität Potsdam
Datum der Freischaltung:06.04.2023
Freies Schlagwort / Tag:models; random-walk
Ausgabe:1314
Seitenanzahl:13
Quelle:Nature Communications 13 (2022), Art. 6717. DOI: 10.1038/s41467-022-34305-6
Organisationseinheiten:Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät / Institut für Physik und Astronomie
DDC-Klassifikation:5 Naturwissenschaften und Mathematik / 50 Naturwissenschaften / 500 Naturwissenschaften und Mathematik
5 Naturwissenschaften und Mathematik / 53 Physik / 530 Physik
Peer Review:Referiert
Publikationsweg:Open Access / Green Open-Access
Lizenz (Deutsch):License LogoCC-BY - Namensnennung 4.0 International
Externe Anmerkung:Bibliographieeintrag der Originalveröffentlichung
Verstanden ✔
Diese Webseite verwendet technisch erforderliche Session-Cookies. Durch die weitere Nutzung der Webseite stimmen Sie diesem zu. Unsere Datenschutzerklärung finden Sie hier.