Was ist Kreuzvalidierung?
Die Kreuzvalidierung ist eine Methode, die in der Chemie und in vielen anderen wissenschaftlichen Bereichen eingesetzt wird, um die Ergebnisse mehrerer experimenteller Methoden mit demselben Ziel zu vergleichen. Idealerweise validiert die Kreuzvalidierung beide experimentellen Methoden, indem dieselben Ergebnisse zurückgegeben werden. Unterschiedliche Ergebnisse können auf menschliches Versagen oder auf Versuchsfehler hindeuten. Die Unterschiede können verwendet werden, um Fehler zu identifizieren und eine oder mehrere der experimentellen Methoden zu verfeinern, bis konsistente und wiederholbare Ergebnisse erhalten werden.
Für eine erfolgreiche Kreuzvalidierung müssen Forscher im Allgemeinen wissen, dass eine der Methoden genaue Ergebnisse liefert. Das Ziel ist es dann, die neue und nicht bestätigte Methode oder den Komparator zu veranlassen, Ergebnisse zu liefern, die mit denen der bekannten Methode oder der Referenz identisch sind. Wenn keine der beiden Methoden als genau bekannt ist, können sie möglicherweise so angepasst werden, dass dieselben Ergebnisse zurückgegeben werden. Es gibt jedoch keine Garantie dafür, dass diese Ergebnisse korrekt sind.
Forscher verwenden häufig die Kreuzvalidierung, um eine neue, effizientere experimentelle Methode einzuführen, die eine ältere Methode ersetzen soll. Die neue Methode ist nur nützlich, wenn sie für den gleichen Zweck wie die zu ersetzende Methode verwendet werden kann. Durch die Kreuzvalidierung wird sichergestellt, dass die neue Methode genauso effektiv ist wie die alte und die Effizienz nicht zu Lasten der Genauigkeit geht.
Die Ergebnisse von Experimenten, die zur Kreuzvalidierung verwendet wurden, können auf der Grundlage der Art des Experiments qualitativ oder quantitativ aufbereitet werden. Der Erfolg einiger einfacher Chemieexperimente kann durch einfache visuelle Hinweise wie Farbwechsel beurteilt werden. Eine neue Methode, die zur gleichen Farbänderung führt, kann in einigen Fällen als erfolgreich beurteilt werden. Die meisten modernen wissenschaftlichen Untersuchungen basieren jedoch weitgehend auf quantitativen Methoden. Daher müssen quantitative Informationen verglichen werden, und Unterschiede in den numerischen Daten werden verwendet, um den Erfolg oder Misserfolg eines Validierungsexperiments zu beurteilen.
Viele Kreuzvalidierungsergebnisse beruhen auf umfangreichen statistischen Daten und nicht auf qualitativen Informationen oder auf einem oder zwei Werten wie Temperatur oder Säuregehalt. Für solche statistischen Daten gibt es keine einzelne bestimmte Zahl oder einen Satz von Zahlen, die korrekt sind, während alle anderen falsch sind. Der Erfolg einer Kreuzvalidierung wird basierend darauf beurteilt, ob die zurückgegebenen Daten innerhalb einer bestimmten Schwelle eines akzeptablen Fehlers liegen oder nicht. In solchen Experimenten können einige der zurückgegebenen Werte akzeptabel sein, während andere fehlerhaft sind, was darauf hinweist, dass bestimmte Teile der getesteten Methoden überarbeitet werden müssen.