Mathematical models of infectious diseases exhibit robust dynamics such as stable endemic or a disease-free equilibrium, or convergence of the solutions to periodic epidemic waves. The present work shows that the accuracy of such dynamics can be significantly improved by incorporating both local and global dynamics of the infection in disease models. To demonstrate improved accuracies, we extended a standard Susceptible-Infected-Recovered (SIR) model by incorporating global dynamics of the COVID-19 pandemic. The extended SIR model assumes three possibilities for the susceptible individuals traveling outside of their community: They can return to the community without any exposure to the infection, they can be exposed and develop symptoms after returning to the community, or they can be tested positive during the trip and remain quarantined until fully recovered. To examine the predictive accuracies of the extended SIR model, we studied the prevalence of the COVID-19 infection in Kansas City, Missouri influenced by the COVID-19 global pandemic. Using a two-step model-fitting algorithm, the extended SIR model was parameterized using the Kansas City, Missouri COVID-19 data during March to October 2020. The extended SIR model significantly outperformed the standard SIR model and revealed oscillatory behaviors with an increasing trend of infected individuals. In conclusion, the analytics and predictive accuracies of disease models can be significantly improved by incorporating the global dynamics of the infection in the models.


翻译:传染病的数学模型显示出了稳健的动态,如地方病稳定或没有疾病的平衡,或定期流行病波的解决方案趋于一致。目前的工作表明,通过将地方和全球的感染动态纳入疾病模型,这种动态的准确性可以大大提高。为了显示更好的适应性,我们扩展了标准的可感知感染-复苏模式,纳入了COVID-19大流行病的全球动态。扩展的SIR模型为在社区外旅行的易受感染者设想了三种可能性:他们可以返回社区,而不会受到任何感染,他们可以在返回社区后暴露并发展出症状,或者他们可以在旅途中被测试为阳性,并在完全恢复之前保持隔离。为了检查扩展的SIR模型的预测性灵敏性,我们研究了堪萨斯市的COVID-19感染流行流行程度,密苏里受COVID-19全球大流行病影响。使用两步模式的算法,扩展的SIR模型可以使用堪萨斯市、密苏里COVID-19数据进行参数比较。2020年3月至10月,SIR预测性动态模型的扩展趋势大大超越了全球受感染情况。SIR预测性模式。在2020年3月将受感染性疾病的标准性模型中日益扩展。SIR模型显示的一种趋势。

0
下载
关闭预览

相关内容

ACM/IEEE第23届模型驱动工程语言和系统国际会议,是模型驱动软件和系统工程的首要会议系列,由ACM-SIGSOFT和IEEE-TCSE支持组织。自1998年以来,模型涵盖了建模的各个方面,从语言和方法到工具和应用程序。模特的参加者来自不同的背景,包括研究人员、学者、工程师和工业专业人士。MODELS 2019是一个论坛,参与者可以围绕建模和模型驱动的软件和系统交流前沿研究成果和创新实践经验。今年的版本将为建模社区提供进一步推进建模基础的机会,并在网络物理系统、嵌入式系统、社会技术系统、云计算、大数据、机器学习、安全、开源等新兴领域提出建模的创新应用以及可持续性。 官网链接:http://www.modelsconference.org/
专知会员服务
38+阅读 · 2020年9月6日
因果图,Causal Graphs,52页ppt
专知会员服务
240+阅读 · 2020年4月19日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
169+阅读 · 2019年10月11日
2019年机器学习框架回顾
专知会员服务
35+阅读 · 2019年10月11日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
Disentangled的假设的探讨
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月10日
已删除
将门创投
5+阅读 · 2018年10月16日
Arxiv
0+阅读 · 2021年11月18日
Arxiv
0+阅读 · 2021年11月18日
Arxiv
3+阅读 · 2018年2月24日
VIP会员
相关VIP内容
相关资讯
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
Disentangled的假设的探讨
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月10日
已删除
将门创投
5+阅读 · 2018年10月16日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员