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为什么是初始值?

在执行非线性回归前,Prism必须对方程中每项参数分配初始值(估计值)。然后迭代地修改这些值,以提高模型对数据的拟合度。初始值必须合理,保证由这些初始值所定义的曲线具有数据的形状,且不会离数据点太远。如果初始值很不合理,Prism可能无法拟合该模型。

对初始值的需求并非Prism所独有的,而是非线性回归所固有的

为什么要规定初始值?

Prism可存储规则(算法)来计算数据范围内的初始值。如果您选择一个内置方程,则将会考虑规则。如果您输入自己的(用户定义的)方程,也可输入规则来定义每项参数的初始值。如果输入了一组合适的规则,则您的方程将可顺利起作用,无需考虑初始值。

如果没有为初始值输入规则,则每次拟合数据时,均需要为每个变量、每个数据集输入初始值。

如果输入的一组规则不合适,则初始值将不会生成接近数据点的曲线,且Prism很可能将无法使模型适合数据。

如何输入规则

输入或编辑用户定义的方程时,点击标签为“初始值规则”的选项卡。对于每项参数,在第一列中输入一个数字,然后选择一个要乘或除的值。

最常见的是,将使用基于YMIN、YMID或YMAX的选择,即数据集的最小值、中间值(最小值和最大值的平均值)和最大值Y,或者相应的XMIN、XMID或XMAX。

您还可要求Prism进行插值,例如,基于内插值X的初始值,在Y值最小值和最大值(XatYmid)以及相关值之间的一半。

 

初始值,待拟合

下拉列表中的第一个选项是“(初始值,待拟合)”。这意味着您在左侧框中输入的值将是所有数据集的初始值。初始值不取决于数据的范围(不进行计算);其将是您输入的实际值。

基于数据范围的初始值

大多数规则基于X和Y值的范围。

缩写YMIN为Y的最小值;YMAX是最大值,YMID是YMIN和YMAX的平均值。例如,如果您在第一列中输入“0.5”,并在第二列中选择“YMAX”,Prism会将初始值设置为YMAX的一半(每个数据集均不同)。

短语“YMID处的X”指对应于最高和最低Y值平均值的X值。计算详情。

SIGN(YatXmax-YatXmin)

如果曲线通常从左向右上升,则等于+1:/

如果曲线通常从左向右下降,则等于-1:\

在剂量反应曲线中,其将用作Hill斜率的初始值。

这是数学上的解释。给定正数时,SIGN()函数等于+1,给定负数时,等于-1。YatXMax为最大X值处的Y值。YatXmin为最小X值处的Y值。曲线上升时,(YatXmax - YatXmin)为正,曲线下降时为负。

列标题值的平均值(或该平均值的对数)

对于某些类型的数据,用数字标注数据集是有意义的。每个列标题均有一个值。

使用此类数据,您可通过两种方式访问列标题值:

使用“约束”选项卡并选择“数据集常数(=列标题)”。该参数(模型中)现在是一个常数,但对于每个数据集列,该常数的值会有所不同,需从列标题中获取其值。

在对话框(定义方程)的“初始值规则”选项卡上,将参数的初始值设置为等于这些列标题的平均值。或者平均值的对数。

理解这一点的最好方法是举一个例子。调出酶竞争性抑制的样本XY数据,并按照说明操作,检查对话框设置。

初始、中间和最终斜率

Prism 7的新功能:初始值基于初始、中间或最终斜率(X的最小、中间或最大值处为dY/dX)或其倒数。

示例

Y=Vmax*X/(Km+X)

上述方程为Prism中建立的米氏酶动力学模型。如果选择该方程作为内置方程,则会自动提供初始值规则。但如果将其作为一个用户定义的新方程来输入,将很容易得出规则。

Vmax是在X值(底物)非常高时的Y值(酶速度)。因此,合理的初始值即为将Vmax值设置为等于数据集中最大的Y值。为此,请输入值1.0并选择乘积因子*Ymax。这意味着Prism将采用最大Y值乘以1.0来计算初始值。您可以说Vmax通常高于最大的Y值,因此应用1.25乘以Ymax来计算初始值。通常可使用多种规则进行证明。这些规则只计算初始值,因此有很大的变化空间。

Km是X值(底物浓度),对应于Y值(酶速度),即Vmax的一半。通过乘以1.0乘以“Ymid处X的值”,计算其初始值。Prism然后取最大和最小Y值的平均值,计算Ymid,然后从直线连接线进行插值,以找到相应的X值。

XMIN、XMID或XMAX处的斜率

这些是图左侧、中间或右侧的斜率(Y的变化除以X的变化)。如果存在30个或更多数据点,Prism会根据第一个、中间或最后10%的点计算斜率。如果少于30个点,Prism会根据第一个、中间的或最后的两个点计算斜率。

如果超过30个点,斜率由第一个、中间的或最后10%的点的线性回归决定,往下舍入。如果少于30个点,斜率由前两点或后两点决定。对于少于30个点的Ymid处斜率,如果为偶数点,Prism使用两个中点,否则使用三个中点。

如果不输入任何规则会发生什么?

如果没有为各参数输入规则,在每次将数据拟合到方程时,Prism均会提醒您输入初始值。

如何覆盖规则定义的初始值

规则将与每个方程一起存储,且可在定义和编辑方程的对话框中进行编辑。

由规则定义的值均显示在“非线性回归”对话框的“初始值”选项卡中。如需覆盖初始值:

1.在对话框顶部选择一个或多个数据集。或点击“全选”选择所有数据集。

2.取消选中“自动选择”选项。

3.输入初始值(值、数字,而非规则)。

如需检查初始值是否合适,请转至“诊断”选项卡并检查选项:

(*)不要拟合曲线。而是绘制由参数初始值定义的曲线。

如果生成的曲线不满足数据的规律,请在要求Prism使用模型拟合数据前,修改初始值(或生成这些值的规则)。

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