已入深夜,您辛苦了!由于当前在线用户较少,发布求助请尽量完整地填写文献信息,科研通机器人24小时在线,伴您度过漫漫科研夜!祝你早点完成任务,早点休息,好梦!

Hybrid Modeling of Engineered Biological Systems through Coupling Data-Driven Calibration of Kinetic Parameters with Mechanistic Prediction of System Performance

生物系统 均方误差 组分(热力学) 校准 计算机科学 实验设计 实验数据 人工神经网络 近似误差 算法 数学 人工智能 统计 物理 生物 热力学
作者
Cheng Zhang,Avner Ronen,Heyang Yuan
出处
期刊:ACS ES&T water [American Chemical Society]
标识
DOI:10.1021/acsestwater.3c00131
摘要

Mechanistic models can provide predictive insight into the design and optimization of engineered biological systems, but the kinetic parameters in these models need to be frequently calibrated and uniquely identified. This limitation can be addressed by hybrid modeling that integrates mechanistic models with data-driven approaches. Herein, we developed a hybrid modeling strategy using bioelectrochemical systems as a platform system. The data-driven component consisted of artificial neural networks (ANNs) trained with mechanistically derived kinetic parameters as outputs to compute error signals. The hybrid model was built using 148 samples from the literature. After 10-fold cross-validation, the model was tested with another 28 samples. Internal resistance was accurately predicted with a relative root-mean-square error (RMSE) of 3.9%. Microbial kinetic parameters were predicted using the data-driven component and fed into the mechanistic component to simulate the system performance. The R2 values between predicted and observed organic removal and current for systems fed with a simple substrate were 0.90 and 0.94, respectively, significantly higher than those obtained from the stand-alone data-driven model (0.51 and 0) and mechanistic model (0.07 and 0.15). This strategy can potentially be applied to engineered biological systems for in silico system design and optimization.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
Clay完成签到 ,获得积分10
刚刚
klio完成签到 ,获得积分10
1秒前
lbl234发布了新的文献求助10
2秒前
漓一完成签到 ,获得积分10
3秒前
88C真是太神奇啦完成签到 ,获得积分10
3秒前
玲儿完成签到 ,获得积分10
3秒前
云yu发布了新的文献求助10
4秒前
雨霧雲完成签到,获得积分10
4秒前
Lucky.完成签到 ,获得积分0
5秒前
濮阳冰海完成签到 ,获得积分10
5秒前
ZZ完成签到,获得积分10
5秒前
故城完成签到 ,获得积分10
6秒前
执着绿草完成签到 ,获得积分10
6秒前
充电宝应助悦耳以旋采纳,获得30
7秒前
9秒前
小奋青完成签到 ,获得积分10
9秒前
liliAnh完成签到 ,获得积分10
11秒前
11秒前
11秒前
美丽女人完成签到 ,获得积分10
13秒前
桉豆完成签到 ,获得积分10
14秒前
16秒前
卓头OvQ发布了新的文献求助10
17秒前
Ye完成签到,获得积分10
17秒前
甜美的沅完成签到 ,获得积分10
18秒前
一卷钢丝球完成签到 ,获得积分10
19秒前
Uber完成签到 ,获得积分10
19秒前
甜心椰奶莓莓完成签到 ,获得积分10
20秒前
英勇的梨愁完成签到 ,获得积分10
21秒前
小小科学家完成签到 ,获得积分10
21秒前
满意妙梦发布了新的文献求助10
21秒前
Dannnn完成签到 ,获得积分10
22秒前
科研fw完成签到 ,获得积分10
22秒前
科目三应助Bean采纳,获得10
22秒前
龅牙苏完成签到,获得积分10
23秒前
清秀的碧彤完成签到,获得积分10
23秒前
荔枝完成签到 ,获得积分10
23秒前
wwmmyy完成签到 ,获得积分10
23秒前
李明完成签到 ,获得积分10
25秒前
25秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Mechanics of Solids with Applications to Thin Bodies 5000
Encyclopedia of Agriculture and Food Systems Third Edition 2000
Clinical Microbiology Procedures Handbook, Multi-Volume, 5th Edition 临床微生物学程序手册,多卷,第5版 2000
人脑智能与人工智能 1000
King Tyrant 720
Principles of Plasma Discharges and Materials Processing, 3rd Edition 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5599529
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4685197
关于积分的说明 14838182
捐赠科研通 4668952
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2538068
邀请新用户注册赠送积分活动 1505447
关于科研通互助平台的介绍 1470816

今日热心研友

注:热心度 = 本日应助数 + 本日被采纳获取积分÷10