МОДЕЛЮВАННЯ РОЗВИТКУ ЕПІДЕМІЇ НА ОСНОВІ ІНФОРМАЦІЙНОЇ ТЕХНОЛОГІЇ ОПТИМІЗАЦІЇ
DOI:
https://doi.org/10.20998/2079-0023.2021.02.08Ключові слова:
епідемія, математична модель, диференціальні рівняння, ідентифікація, інформаційна технологія, імітаційне моделюванняАнотація
Розроблені та досліджені математичні моделі епідемії для прогнозу розвитку епідемії коронавірусу COVID-19 на основі інформаційної
технології оптимізації складних динамічних систем. Розглянуті математичні моделі епідемій SIR, SIRS, SEIR, SIS, MSEIR у вигляді
нелінійних систем диференціальних рівнянь та проведено аналіз використання математичних моделей для дослідження розвитку епідемії
коронавірусу COVID-19. На основі статистичних даних епідемії коронавірусу COVID-19 у Харківської області обчислені початкові
значення параметрів моделей останньої хвилі епідемії. З використанням цих моделей програмою системного методу першого ступеня з
модуля методів інтегрування інформаційної технології для розв’язання нелінійних систем диференціальних рівнянь проведено імітаційне
моделювання процесів розвитку останньої хвилі епідемії. Імітаційне моделювання показує, що кількість здорових людей буде
зменшуватись, а кількість інфікованих людей буде зростати. За 12 місяців кількість інфікованих людей досягне свого максимуму, а потім
почне зменшуватись. Інформаційною технологією оптимізації динамічних систем виконана ідентифікація параметрів моделей епідемії
COVID-19 на основі статистичних даних захворювань у Харківської області. З використанням отриманих моделей проведено прогнозування
розвитку останньої хвилі епідемії COVID-19 у Харківської області. Наведено процеси розвитку епідемії за SIR-моделлю з імунітетом, що
слабшає, зі значеннями параметрів моделі, отриманих в результаті ідентифікації. Приблизно за 13 місяців від початку хвилі епідемії
кількість інфікованих людей досягне свого максимуму, а потім почне зменшуватись. За 10 місяців все населення Харківської області буде
інфіковано. Ці результати дозволять передбачити можливі варіанти розвитку епідемії коронавірусу COVID-19 у Харківської області для
вчасного проведення адекватних протиепідемічних заходів.
Посилання
Kermack W. O., McKendrick A. G. A Contribution to the mathematical theory of epidemics. URL: https://www.jstor.org/stable/94815 (accessed 07.10.2021).
Begon M., Bennett M., Bowers R. G., French N. P. A clarication of transmission terms in host-microparisite models: numbers, densities and areas. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/12211582/ (accessed 10.10.2021).
Anderson R., May R. Infectious diseases of humans: dynamics and control. https://www.amazon.com/Infectious-Diseases-HumansDynamics-Control/dp/019854040X (accessed 11.11.2021).
Gray A., Greenhalgh D., Mao X., Pan J. The SIS epidemic model with markovian switching. URL: http://strathprints.strath.ac.uk/41322 (accessed 10.10.2021)
Ivanov M. V. Matematicheskoe modelirovanie processa pandemii: teoriya i praktika [Mathematical modeling of the pandemic process]. Available at: https://indsi.ru/2020/04/30/ mathematicalmodelingprocess / (accessed 20.11.21).
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: https://indsi.ru/2020/04/30/ математическоемоделированиепроцесса/ (accessed 20.11.2021).
Allen L. J. S. An Introduction to stochastic epidemic models. URL: http://eaton.math.rpi.edu/csums/papers/epidemic/allenstochasticepid emic.pdf (accessed 13.10.2021).
Ivashchenko D. S., Kutsenko O. S. Oglyad i analiz metodov modeluvannya protsesu rozvetku epidemiyi [Overview and analysis of methods for modeling the epidemic development process]. Vestnik Nats. tekhn. un-ta "KhPI": sb. nauch. tr. Temat. vyp.: Sistemnyy analiz, upravlenie i informatsionnye tekhnologii [Bulletin of the National Technical University "KhPI": a collection of scientific papers. Thematic issue: System analysis, management and information technology]. Kharkov, NTU "KhPI" Publ., 2021, no. 1 (5), pp. 16–19.
Nikulina E. N., Severyn V. P., Kotsiuba N. V. Rozrobka informatsiynoi tekhnologii optymizatsii upravlinnya skladnymy dynamichnymy systemamy [Development of information technology for optimizing the control of complex dynamic systems]. Vestnik Nats. tekhn. un-ta "KhPI": sb. nauch. tr. Temat. vyp.: Sistemnyy analiz, upravlenie i informatsionnye tekhnologii [Bulletin of the National Technical University "KhPI": a collection of scientific papers. Thematic issue: System analysis, management and information technology]. Kharkov, NTU "KhPI" Publ., 2020, no. 2 (4), pp. 63–69.
Nikulina O. M., Severyn V. P., Kotsiuba N. V. Modul predstavlennya informatsiyi dlya technologiyi optymizatsiyi system avtomatychnogo upravlinnya [Information presentation module for automatic control systems optimization technology]. Tezy dopovidey ХXVIІ mighnorodnoyi naurovo-praktychnoyi konferentsiyi MicroCAD–2019. Ch. I. [Abstracts of the XXVII International Scientific and Practical Conference "MicroCAD–2019". Vol. 2]. Kharkiv, NTU "KhPI" Publ., 2019, p. 36.
Nikulina E. N., Severyn V. P., Kotsiuba N. V. Identifikatsiya s analiz ustoychivosti konturov avtomaticheskogo regulirovaniya energoblokov AES s reaktorami VVER-1000 [Identification and Analysis of stability of automatic control loops for NPP power units with VVER-1000 reactors.]. Tezy dopovidey ХXV mighnorodnoyi naurovo-praktychnoyi konferentsiyi Avtomatika–2018. [Abstracts of the XXV International Scientific and Practical Conference "Automatics–2018"]. Lviv, Lviv Polytechnic Publ., 2018, pp. 54–55.
Statistics // https://index.minfin.com.ua/reference/ coronavirus/ukraine/harkovskaya/ (accessed 10.11.2021).
##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).
