In epidemic or pandemic situations, resources for testing the infection status of individuals may be scarce. Although group testing can help to significantly increase testing capabilities, the (repeated) testing of entire populations can exceed the resources of any country. We thus propose an extension of the theory of group testing that takes into account the fact that definitely specifying the infection status of each individual is impossible. Our theory builds on assigning to each individual an infection status (healthy/infected), as well as an associated cost function for erroneous assignments. This cost function is versatile, e.g., it could take into account that false negative assignments are worse than false positive assignments and that false assignments in critical areas, such as health care workers, are more severe than in the general population. Based on this model, we study the optimal use of a limited number of tests to minimize the expected cost. More specifically, we utilize information-theoretic methods to give a lower bound on the expected cost and describe simple strategies that can significantly reduce the expected cost over currently known strategies. A detailed example is provided to illustrate our theory.


翻译:在流行病或大流行病的情况下,检验个人感染状况的资源可能稀缺,尽管集体测试有助于大大提高检测能力,但对整个人口进行的(重复)测试可能超过任何国家的资源。因此,我们提议扩大群体测试理论的范围,以考虑到明确具体确定每个人的感染状况是不可能的事实。我们的理论建立在给每个人分配感染状况(健康/感染)以及错误任务的相关成本功能的基础上。这一成本功能是多方面的,例如,它可以考虑到虚假的负面任务比假的正面任务更糟糕,在关键领域的虚假任务,例如保健工作者等,比一般人口更严重。我们根据这一模式,研究如何最佳地利用有限数量的测试来尽量减少预期成本。更具体地说,我们利用信息理论方法来降低预期成本的界限,并描述能够大大降低目前已知战略的预期成本的简单战略。我们提供了一个详细的例子来说明我们的理论。

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