ОГЛЯД І АНАЛІЗ МЕТОДІВ МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСУ РОЗВИТКУ ЕПІДЕМІЇ
DOI:
https://doi.org/10.20998/2079-0023.2021.01.03Анотація
Сьогодні актуальною проблемою, яка постала перед людством, стала проблема боротьби з епідеміями і пандеміями. Одним із шляхів, які сприяють вирішенню цієї проблеми, є застосування математичних методів прогнозування процесу пандемії і оцінка впливу заходів, які приймаються органами охорони здоров’я, щодо зниження рівня темпів розвитку захворювання. У статті на основі аналізу великої кількості інформаційних джерел розглянуто найбільш ефективний підхід до математичного і комп’ютерного моделювання розвитку епідемії на основі індивідуально-орієнтованого і мультиагентного підходів. Проведено аналіз проблеми моделювання розвитку епідемій на основі мультиагентного підходу, а також можливостей прогнозування перебігу епідеміологічного процесу. Наведено приклад структури багатокомпонентної імітаційної моделі на основі загальноприйнятої вербальної моделі поширення вірусних захворювань. Як приклад розглянуто методику імітаційного агентного моделювання за допомогою програмного продукту Any Logic процесів поширення 2019-nCoV. Отримані усереднені показники підтвердили основні середньо годинні періоди протікання зараження, які були отримані чисто статистичними методами. На основі аналізу опублікованих робіт досліджені можливості управління розвитком епідемії шляхом впливу на ці фактори. Запропоновано відносно простий спосіб математичного моделювання та прогнозування епідемічної ситуації. Показано, що своєчасний і адекватний прогноз є необхідною умовою для планування структури, масштабів, термінів необхідних заходів, спрямованих на попередження епідемій і спалахів захворюваності, так само на скорочення та усунення їх негативних наслідків.
Ключові слова: агентне моделювання, вакцинація, епідемія, математичне моделювання, пандемія, прогнозування, імітаційне моделювання
Посилання
Ivanov M. V. Matematicheskoe modelirovanie processa pandemii: teoriya i praktika [Mathematical modeling of the pandemic process]. Available at: https://indsi.ru/2020/04/30/ mathematical-modelingprocess / (accessed: 15.11.20).
Mastikhin A. V. Final’nye veroyatnosti dlya markovskih processov epidemii Finalny imovirnosty for Markov processes of the Epidemic. Dis. Dr. Ramat. Sciences. Moscow, 2011. 606 p.
Avilov K. Matematychne modeliuvannia v epidemiolohii yak zavdannia analizu skladnykh danykh. [Mathematical modeling in epidemiology as a problem in the analysis of complex data]. Aviable at: http://download.yandex.ru/company/experience/seminars/KAvilovm atmodelirovanie.pdf (accessed 7.04.2021).
Allen L. J. An Introduction to stochastic epidemic models. URL: http://eaton.math.rpi.edu/csums/papers/epidemic/allenstochasticepid emic.pdf (accessed: 3.04.2021).
Gray A., Greenhalgh D., Mao X., Pan J. The SIS epidemic model with markovian switching. URL: http://strathprints.strath.ac.uk/41322 (accessed: 10.03.2021).
Asatryan M. N., Salman E. R., Boev B. V. Modeliuvannia i prohnozuvannia epidemichnoho protsesu hepatytu V. Epidemiolohiia i Vaktsynoprofilaktyka. [Model and prognosis of the hepatitis B epidemic process. Epidemiology and vaccine prophylaxis]. Moscow: Mir Publ., 2012, no. 1 (62), pp. 49–54.
Boev B. V. Modeliuvannia i prohnozuvannia epidemichnoho protsesu hepatytu A (H1N1). [Modeling the development of the epidemic influenza A (H1N1)]. Epidemiology and Vaccine prophylaxis. 2010, no. 1 (50), pp. 52–54.
Boev B. V., Salman E. R., Asatryan M. N. Zastosuvannia kompiuternoho instrumentariiu dlia prohnozuvannia vodnykhvspyshek hepatytu Atekhnohennoho kharakteru c otsinkoiu efektyvnosti merprotivodeistviia. Epidemiolohiia i Vaktsynoprofilaktyka. [Stagnation of computer tools for predicting water hepatitis indications A technogenic character with an assessment of the effectiveness of measures. Epidemiology and Vaccine prophylaxis.]. 2010, no. 3 (52), pp. 57–62.
Carley K. M., Altman N., Kaminsky B., Nave D., Yahja A. BioWar: A City-Scale Multi-Agent Network Model of Weaponized Biological Attacks. CASOS Technical Report 2004. URL: http://www.casos.cs.cmu.edu/publications/papers/carley_2004_biow arcityscale.pdf (accessed: 17.10.2020)
Coakley S. Formal Software Architecture for Agent-Based Modeling in Biology Ph. D. thesis. Department of Computer Science, University of Sheffield, United Kingdom of Great Britain and Northern Ireland, 2007.
Leonenko V. N., Pertsev N. V. Analiz effektivnosti programm vyiyavleniya individuumov, podverzhennyih kolorektalnom rake, na osnove imitatsionnogo modelirovaniya. [Analysis of the effectiveness of the program for the treatment of individuals with advanced colorectal cancer, based on the simulation model.] Electronic science periodically seen Institute of Management Problems by V.A. Trapeznikov of the Russian Academy of Sciences «Management of great systems». Moscow, IPU RAN Publ., 2011, no. 35, pp. 207–236.
Bailey N. Mathematics in biology and medicine. United Kingdom of Great Britain and Northern Ireland, 1969, 448 p. (Russ. ed.: Є. G. Kovalenko. Matematika v biologii i medicine Moscow, Mir Publ., 1970. 326 p.).
Bellu G., Saccomani M. P., Audoly S., D. L. DAISY: A new software tool to test global identifiability of biological and physiological systems. Computer Methods and Programs in Biomedicine. 2007, vol. 88, no. 1, pp. 52–61.
Krivorotko O. I., Andornaya D. V., Kabanikhin S. I. Sensitivity analysis and practical identifiability of mathematical models of biology. Siberian Journal of Industrial Mathematics. 2020, vol. 23, no. 1, pp. 107–125.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
ЛіцензіяАвтори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
