Co to jest walidacja krzyżowa?
Walidacja krzyżowa to metoda stosowana w chemii i wielu innych dziedzinach naukowych do porównywania wyników wielu metod eksperymentalnych z tym samym celem. W idealnym przypadku walidacja krzyżowa zweryfikuje obie metody eksperymentalne, zwracając te same wyniki. Różne wyniki mogą wskazywać na błąd ludzki lub błędy w projekcie eksperymentalnym. Różnice można wykorzystać do identyfikacji błędów i udoskonalenia jednej lub więcej metod eksperymentalnych, aż do uzyskania spójnych i powtarzalnych wyników.
Aby walidacja krzyżowa zakończyła się powodzeniem, naukowcy muszą wiedzieć, że jedna z metod zwraca dokładne wyniki. Celem jest zatem, aby nowa i niepotwierdzona metoda lub komparator zwróciły wyniki identyczne z wynikami znanej metody lub referencji. Jeśli żadna z metod nie jest znana jako dokładna, prawdopodobnie można ją skorygować, aby uzyskać takie same wyniki, ale nadal nie ma gwarancji, że wyniki te są prawidłowe.
Badacze często stosują cross-validation przy wprowadzaniu nowej, bardziej wydajnej metody eksperymentalnej, która ma zastąpić starszą metodę. Nowa metoda jest użyteczna tylko wtedy, gdy może być użyta do tego samego celu, co metoda, którą ma zastąpić. Walidacja krzyżowa służy do zapewnienia, że nowa metoda jest tak samo skuteczna jak stara i że wydajność nie jest kosztem dokładności.
Wyniki eksperymentów zastosowanych do walidacji krzyżowej można przygotować jakościowo lub ilościowo w zależności od charakteru eksperymentu. Sukces niektórych prostych eksperymentów chemicznych można ocenić za pomocą prostych wizualnych wskazówek, takich jak zmiana koloru. Nowa metoda, która powoduje tę samą zmianę koloru, może w niektórych przypadkach zostać uznana za skuteczną. Większość współczesnych badań naukowych opiera się jednak w dużej mierze na metodach ilościowych. W związku z tym należy porównać informacje ilościowe, a różnice w danych liczbowych służą do oceny powodzenia lub niepowodzenia eksperymentu walidacyjnego.
Wiele wyników weryfikacji krzyżowej opiera się raczej na dużych zbiorach danych statystycznych niż na informacjach jakościowych lub na jednej lub dwóch wartościach, takich jak temperatura lub kwasowość. W przypadku takich danych statystycznych nie ma jednej konkretnej liczby lub zestawu liczb, które byłyby poprawne, podczas gdy wszystkie inne są niepoprawne. Sukces weryfikacji krzyżowej ocenia się na podstawie tego, czy zwrócone dane mieszczą się w określonym progu dopuszczalnego błędu. W takich eksperymentach niektóre zwracane wartości mogą być akceptowalne, podczas gdy inne są błędne, co wskazuje, że określone części badanych metod muszą zostać zmienione.