工程微生物过程混合建模的综合指南
Zhang Cheng1, Weibo Xia1, Jun-Jie Zhu2
1Department of Civil & Environmental Engineering, Temple University, 1947N. 12th Street, Philadelphia, PA 19122, USA.
Water research
|September 10, 2025
概括
混合模型为工程微生物过程提供了可靠的预测,但面临着挑战. 本次审查强调了诸如超参数调整和数据泄漏等被忽视的问题,并提出了一种标准化的协议,以提高模型可靠性.
科学领域:
- 生物技术和环境工程 生物技术和环境工程
- 计算生物学和系统生物学计算生物学和系统生物学
背景情况:
- 工程微生物过程对于污染物去除和产品回收至关重要.
- 在这些系统中控制和建模微生物种群和社区是具有挑战性的,因为固有的变异性.
- 混合模型,结合机械和数据驱动的方法,显示出希望,但在这个领域是不发达的.
研究的目的:
- 审查工程微生物过程中混合建模的现状.
- 在混合模型应用中识别关键挑战和被忽视的问题.
- 提出一个标准化的协议和改善混合建模的建议.
主要方法:
- 30年来在工程微生物过程中对混合建模进行了广泛的文献审查.
- 系统地检查数据收集,处理和模型构建阶段.
- 分析了诸如超参数调整和数据泄露等常见陷.
主要成果:
- 在过去五年中,只确定了52个合格的产品,其中包括32个混合型号.
- 发现了经常被忽视的关键挑战,包括缺失的超参数调整 (21 项研究) 和数据泄漏问题 (16 项研究).
- 这些问题大大影响了模型的性能和可靠性.
结论:
- 在工程微生物过程中的混合建模需要标准化的协议来解决被忽视的挑战.
- 提供了关于数据收集,处理和模型构建的建议,以提高可靠性.
- 未来的工作应该集中在减轻数据稀缺性和扩大混合建模应用.
