論文の概要: Sensitivity Analysis on Policy-Augmented Graphical Hybrid Models with Shapley Value Estimation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.13396v2
• Date: Sun, 01 Dec 2024 12:51:55 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-12-03 20:22:19.116559
• Title: Sensitivity Analysis on Policy-Augmented Graphical Hybrid Models with Shapley Value Estimation
• Title（参考訳）: 共有値推定を伴うポリシ強化グラフハイブリッドモデルの感度解析
• Authors: Junkai Zhao, Wei Xie, Jun Luo,
• Abstract要約: 一般非線形ポリシ拡張グラフィカル(pKG)ハイブリッドモデルに対する総合感度解析フレームワークを提案する。 提案手法は, バイオマニュファクチャリングにおける効率的な解釈と安定なプロセス制御を支援する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.077690675309647
• License:
• Abstract: Driven by the critical challenges in biomanufacturing, including high complexity and high uncertainty, we propose a comprehensive and computationally efficient sensitivity analysis framework for general nonlinear policy-augmented knowledge graphical (pKG) hybrid models that characterize the risk- and science-based understandings of underlying stochastic decision process mechanisms. The criticality of each input (i.e., random factors, policy parameters, and model parameters) is measured by applying Shapley value (SV) sensitivity analysis to pKG (called SV-pKG), accounting for process causal interdependences. To quickly assess the SV for heavily instrumented bioprocesses, we approximate their dynamics with linear Gaussian pKG models and improve the SV estimation efficiency by utilizing the linear Gaussian properties. In addition, we propose an effective permutation sampling method with TFWW transformation and variance reduction techniques, namely the quasi-Monte Carlo and antithetic sampling methods, to further improve the sampling efficiency and estimation accuracy of SV for both general nonlinear and linear Gaussian pKG models. Our proposed framework can benefit efficient interpretation and support stable optimal process control in biomanufacturing.
• Abstract（参考訳）: バイオマニュファクチャリングにおいて, 複雑度や不確実性などの重要な課題に起因して, 確率的決定過程機構のリスクと科学に基づく理解を特徴付ける, 一般的な非線形政策強化知識グラフィカル(pKG)ハイブリッドモデルのための包括的で効率的な感度解析フレームワークを提案する。 各入力(ランダム因子、ポリシーパラメータ、モデルパラメータなど)の臨界度は、プロセス因果関係を考慮に入れ、pKG(SV-pKG)にShapley値(SV)感度分析を適用することで測定される。 重機化バイオプロセスのSVを迅速に評価するため,線形ガウスpKGモデルを用いてそれらの力学を近似し,線形ガウス特性を利用してSV推定効率を向上させる。 さらに,一般非線形および線形ガウスpKGモデルにおけるSVのサンプリング効率と推定精度を向上させるため,TFWW変換と分散低減技術,すなわち準モンテカルロ法とアンチセティックサンプリング法を用いた効率的な置換サンプリング手法を提案する。 提案手法は, バイオマニュファクチャリングにおける効率的な解釈と安定なプロセス制御を支援する。

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