• Facebook
  • LinkedIn
  • KONTAKT
  • ANNONCERING
  • OM KEMIFOKUS
  • PARTNERLOGIN

KemiFOKUS

Fokus på kemi

  • Analytisk kemi
  • Arbejdsmiljø/Indeklima
  • Biokemi
  • Biologi
  • Bioteknologi
  • Branchenyt
  • Energi
  • Fødevarekemi
  • Historisk kemi
  • Kemiteknik
  • Kemometri
  • Klikkemi
  • Klima og miljø
  • Lovgivning og patenter
  • Medicinalkemi
  • Nanoteknologi
  • Organisk kemi
  • Artikler fra Dansk Kemi

Kemometri01. 04. 2013 | Katrine Meyn

Trevejs-data skal modelleres med trevejs-modeller

Kemometri01. 04. 2013 By Katrine Meyn

Trevejs-data laves ofte om til tovejs-data for at kunne anvende standard PLS-modeller. Denne klumme illustrerer, at det giver langt bedre fortolkning og robusthed at anvende en trevejs PLS-model, når man har trevejs-data.

Læs originalartiklen her

Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 4, 2013 og kan læses uden illustrationer, strukturer og ligninger herunder. Se relaterede artikler nederst på siden.

Af Rasmus Bro, Søren Balling Engelsen, Institut for Fødevarevidenskab, Københavns Universitet og Lars Nørgaard, FOSS

Vi har tidligere beskrevet (Dansk Kemi, 93, 1-2, 2012) et fluorescensdatasæt [1], som består af 23 prøver med varierende koncentration af phenylalanin, 3,4-dihydroxyphenylalanin (L-DOPA), dihydrobenzen og tryptofan. Vi vil nu udvikle en kalibreringsmodel, som kan prædiktere koncentrationen af dihydrobenzen ud fra de målte eksitations-emissions-matricer (EEM’ere).
I figur 1 (venstre) ses et typisk fluorescens-landskab af en prøve, der indeholder alle fire komponenter og til højre et landskab af en prøve, der kun indeholder dihydrobenzen. Hvert landskab består af en matrix, der angiver fluorescens-intensitet målt ved 116 emissionsbølgelængder og ved 18 eksitationsbølgelængder.
Fem prøver gemmes som et testsæt og kalibreringssættet består altså af en 19 (prøver) ×116 (emissionsbølgelængder) ×18 (eksitationsbølgelængder) trevejs EEM-struktur og en 19×1 vektor med koncentrationer. Ud fra dette datasæt kan der enten laves en trevejs PLS-model, eller datasættet kan foldes ud til en tovejs-matrix med 116 gange 18 (=2088) variable. Med denne udfoldede 19×2088 matrix kan man så lave almindelig tovejs-PLS. Dette kaldes også unfold-PLS, fordi den laves på udfoldede data.

Forskellen på tovejs- og trevejs-PLS
En almindelig tovejs PLS-kalibreringsmodel på de udfoldede data giver ved krysdvalidering en model, som prædikterer glimrende med fire PLS-komponenter. Fire PLS-komponenter er også, hvad man ville vente, der var optimalt, når der er fire stoffer, der fluorescerer og varierer uafhængigt i prøverne.
Til sammenligning er også vist prædiktionerne fra en helt tilsvarende trevejs PLS-model. Som det kan ses af RMSEC- og RMSECV-værdierne er modellerne meget lig hinanden. Dog har trevejs-modellen noget højere prædiktionsfejl på testsættet (RMSEP). Det skal dog nok tages med et gran salt, givet de få prøver der er i dette sæt.
Unfold-PLS-modellen har også et sæt loadings, og som man kan se i figur 3, er det ganske vanskeligt at tyde disse loadings, fordi man har 2088 forskellige variable at ”undersøge” for hver komponent. Det er faktisk et af hovedproblemerne, når man folder sine data ud. Prædiktionerne fra en model baseret på udfoldede data er ofte meget lig de prædiktioner, man får med en trevejs-model. Men selve fortolkningen af modellen er meget mere vanskelig. Og fortolkning er væsentlig for at kunne nå frem til gode modeller og for at kunne præsentere og diskutere disse.
Nederst i figur 3 er vist, hvordan trevejs-PLS giver loadings, som passer langt bedre med strukturen af data og som derfor langt nemmere kan visualiseres og forstås. Det er f.eks. let at se, at første trevejs PLS-komponent, som forklarer hovedparten af respons-koncentrationen, har høje emissions- og eksitationsloadings i samme områder som dihydrobenzen (figur 1). Den første komponent er den mørkeblå.

Trevejs PLS-regression er robust
I et forsøg på at se hvordan trevejs- og tovejs-PLS håndterer støj, er ovenstående model blevet gentaget med mere og mere støj lagt på fluorescens-landskaberne. For hvert scenarie laves en tovejs og en trevejs kalibreringsmodel og testsættet prædikteres. Testsættet er ikke det samme som foregående model, men ellers er metoden til at lave prediktionsmodel den samme som ovenfor.
I figur 4 kan man se fluorescens-landskabet for den første kalibreringsprøve i hver af kørslerne. Først uden adderet støj og dernæst med mere og mere støj lagt på. Som man kan se, bliver det til sidst næsten umuligt at se strukturen i fluorescens-landskabet.
Som det fremgår det af figur 5, kan trevejs-PLS prædiktere anstændigt selv ved meget store mængder støj, mens tovejs-PLS har større problemer. Dette peger på den anden væsentlige fordel ved trevejs-PLS. Da modellen indeholder langt færre parametre end tovejs-PLS, så er modellen mere robust overfor støj. Som eksempel så har én tovejs PLS-komponent en loading-vektor, der indeholder 2088 parametre. En enkelt komponent fra en trevejs PLS-model har til sammenligning bare 134 (116+18) parametre. Ikke nok med at de 2088 parametre er vanskelige at visualisere, de fører også til overfit (modellering af støj), når der ikke er yderligere systematisk variation at gå efter.

Outro
Det er demonstreret, at trevejs-data bør modelleres med trevejs-modeller. Det giver to væsentlige fordele: modellerne bliver simplere at fortolke og mere robuste overfor støj i data.

Referencer
D. Baunsgaard, Factors affecting 3-way modelling (PARAFAC) of fluorescence landscapes, Intern KVL rapport, August 1999, http://www.models.life.ku.dk/sites/default/files/dorrit.pdf

Figur 1. Eksitations-emissions-matrix (EEM) af blandingsprøve (venstre) og ren dihydrobenzen (højre).

Figur 2. Prædiktioner af de fem prøver i testsæt vha. unfold-PLS (venstre) og trevejs-PLS (højre).

Figur 3. PLS-loading-vægte. Øverst for unfold-PLS og nederst for trevejs-PLS, hvor der ét sæt for emission og ét sæt loading-vægte for eksitation.

Figur 4. EEM-landskab for første kalibreringsprøve med forskellige mængder adderet støj (i fraktion af oprindelig støj).

Figur 5. RMSEP-værdier for testsæt som funktion af mængden af adderet støj for både tovejs- og trevejs-PLS.

Skrevet i: Kemometri

Seneste nyt fra redaktionen

Chr. Hansen A/S, osteløbe og teknologispring

Artikler fra Dansk KemiHistorisk kemiTop06. 10. 2025

– en virksomhed, der har en historie med mange facetter. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 4, 2025 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen her) Af Kurt Jacobsen, dr.phil. Den 29. januar 2004 fusionerede de to danske virksomheder,

Vil du stå i spidsen for et af Danmarks ældste fagblade – Dansk Kemi søger ny redaktør

Aktuelt02. 10. 2025

Da vores redaktør, Hanne Christine Bertram, stopper, søger vi en redaktør til et af Danmarks ældste fagtidsskrifter, Dansk Kemi. Dansk Kemi bringer aktuel og dybdegående information om kemien og dens udvikling inden for industri, forskning og uddannelse. Bladet er desuden medlemsblad for Kemisk

Fra forskning i nanosikkerhed til mere sikker håndtering af nanomaterialer i arbejdsmiljøet

Arbejdsmiljø/IndeklimaArtikler fra Dansk KemiTop29. 09. 2025

NFA har udgivet en videnskabelig artikel om NFA's samfundsmæssige aftryk på kemiområdet. Den beskriver, hvordan forskning i nanosikkerhed er omsat til mere sikker håndtering af nanomaterialer på arbejdspladser i Danmark. Det skete i tæt dialog mellem forskere, Arbejdstilsynet og arbejdsmarkedets

Sulfitter. Sulfo. Sulfonater og sulfater. Sulfa. Sulfy. Sulfider. Sulfan

AktueltArtikler fra Dansk KemiHistorisk kemi22. 09. 2025

Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 4, 2025 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen her) Hvad er fælles for indholdet af de to flasker på billedet? Der er svovlforbindelser i begge, og i begge giver de pågældende forbindelser lidt

Jubilæumsudgaven af Labdays i Aarhus er kommet godt fra start

BranchenytTop10. 09. 2025

Lige fra morgenstunden stod de første besøgende klar til at komme ind på LabDays messen, der i år afholdes i smilets by, Aarhus. Her kunne de finde oplagte udstillere, der gennem messens to dage står klar til at præsentere deres produkter, der inkluderer alt indenfor laboratorieverdenen. Der ud

Kvantealgoritmer og kemisk forståelse i åbne systemer

AktueltArtikler fra Dansk Kemi03. 09. 2025

Fra myten om den heroiske beregning til realistiske simuleringer af elektronoverførsel i åbne systemer med hukommelse. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 4, 2025 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen her) Af Lea K. Northcote1,2 og

Grøn kemi, affald og plast

AktueltArtikler fra Dansk KemiGrøn omstilling26. 08. 2025

Grøn kemi – læren om hvordan kemi udføres bæredygtigt og sikkert – bliver kun vigtigere. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 4, 2025 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen her) Af Christine Brænder Almstrup og Mikael Bols, Kemisk

Det gyldne mikrobiom: Tarmbakterier som kilde til det essentielle B-vitamin riboflavin

AktueltArtikler fra Dansk KemiBiokemiBioteknologiMedicinalkemi20. 08. 2025

Riboflavin er et essentielt vitamin, der spiller en nøglerolle for vores sundhed samt for at opretholde et sundt tarmmikrobiom. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 3, 2025 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen her) Af Emmelie Joe

Antibiotikaresistens i vores naturlige miljøer

AktueltArtikler fra Dansk KemiBiologi12. 08. 2025

Spredning af antibiotikaresistens kan ske via mineraloverflader. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 3, 2025 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen her) Af Karina Krarup Svenninggaard Sand, associate professor, Globe Institute,

Nye metoder giver indsigt i plantebaseret strukturdannelse

AktueltArtikler fra Dansk KemiFødevarekemi04. 08. 2025

Et afsluttet ph.d.-projekt fra Institut for Fødevarer ved Aarhus Universitet. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 3, 2025 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen her) Af Julie Frost Dahl*, Sandra Beyer Gregersen og Milena Corredig,

Tilmeld Nyhedsbrev

Tilmeld dig til dit online branchemagasin/avis





Få fuld adgang til indlægning af egne pressemeddelelser...
Læs mere her

/Nyheder

  • MD Scientific

    Avanceret Dissolution Tester til pålidelig og effektiv analyse

  • Mikrolab – Frisenette A/S

    Efterårets IKA Specials – Rabatter til den kemiske industri

  • DENIOS ApS

    Sådan tjekker du, om dit lithiumbatteri er defekt – og udgør en brandfare

  • Busch Vakuumteknik A/S

    Mød Busch Vacuum Solutions på DanFish International 2025 i Nordens Paris

  • Holm & Halby

    Seminar i Aarhus: Bliv klog på frysetørring 18. november

  • DENIOS ApS

    I morgen sker det

  • Holm & Halby

    Mød os på Cleanroom EXPO’25

  • DENIOS ApS

    Så er det nu eller aldrig

  • Busch Vakuumteknik A/S

    OTTO Digital Services til systemer

  • DENIOS ApS

    Sådan får du op til 50 % mere lagerkapacitet

Vis alle nyheder fra vores FOKUSpartnere ›

Seneste Nyheder

  • Chr. Hansen A/S, osteløbe og teknologispring

    06.10.2025

  • Vil du stå i spidsen for et af Danmarks ældste fagblade – Dansk Kemi søger ny redaktør

    02.10.2025

  • Fra forskning i nanosikkerhed til mere sikker håndtering af nanomaterialer i arbejdsmiljøet

    29.09.2025

  • Sulfitter. Sulfo. Sulfonater og sulfater. Sulfa. Sulfy. Sulfider. Sulfan

    22.09.2025

  • Jubilæumsudgaven af Labdays i Aarhus er kommet godt fra start

    10.09.2025

  • Kvantealgoritmer og kemisk forståelse i åbne systemer

    03.09.2025

  • Grøn kemi, affald og plast

    26.08.2025

  • Det gyldne mikrobiom: Tarmbakterier som kilde til det essentielle B-vitamin riboflavin

    20.08.2025

  • Antibiotikaresistens i vores naturlige miljøer

    12.08.2025

  • Nye metoder giver indsigt i plantebaseret strukturdannelse

    04.08.2025

  • Hofmeister – nem at anvende, svær at forstå

    23.06.2025

  • Udvinding af fødevareproteiner fra kløvergræs ved membranteknologi

    17.06.2025

  • Trinatriumhexafluo… hvad for noget?

    09.06.2025

  • Prisen på grisen: Hvad koster oprensning af beskidt CO2?

    02.06.2025

  • Der er brug for lange måleserier af miljøparametre

    26.05.2025

Alle nyheder ›

Læs Dansk Kemi online

Annoncering i Dansk Kemi

KONTAKT

TechMedia A/S
Naverland 35
DK - 2600 Glostrup
www.techmedia.dk
Telefon: +45 43 24 26 28
E-mail: info@techmedia.dk
Privatlivspolitik
Cookiepolitik