Моделирование эпидемиологической ситуации, связанной с распространением коронавирусной инфекции (COVID-19) в Санкт-Петербурге

Ролдугина Анна Андреевна
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

В работе рассматриваются известные эпидемиологические модели: SIR, SEIR, SEIQRDP. Исследуется возможность применения этих моделей для прогнозирования эпидемиологической ситуации, связанной с коронавирусом в Санкт-Петербурге. Реализовано построение SEIQRDP-модели и построен прогноз по данным Санкт-Петербурга на 18 мая 2020 года для следующих показателей: количество зараженных, болеющих, выздоровевших, умерших, сроки прохождения пика и окончания эпидемии.

Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Постановка задачи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Обзор литературы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Глава 1. Модели распространения эпидемий . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.1. Классическая модель SIR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.2. SEIR-модель . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.3. Обобщенная SEIR-модель . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Глава 2. Эпидемиологическая ситуация в Санкт-Петербурге . . . . . . . 17
2.1. Автоматический подбор параметров модели . . . . . . . . . . . . 18
2.2. Модель развития эпидемии в Санкт-Петербурге . . . . . . . . . . 30
Выводы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Список литературы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Приложение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

В декабре 2019 года в городе Ухань (провинция Хубэй, Китай) нача-
лась вспышка новой коронавирусной инфекции, быстро распространивша-
яся по Китаю, а затем и по всему миру. В марте 2020 года было объявлено,
что вспышка коронавирусной инфекции приняла характер пандемии. Воз-
будителю инфекции, новому коронавирусу, Всемирной организацией здра-
воохранения было дано название 2019-nCoV, или SARS-CoV-2, а инфекция
была названа COVID-19 («Coronavirus disease 2019»).
Вирус передается воздушно-капельным и контактным путем, име-
ет достаточно длительный инкубационный период (до 14 дней, в сред-
нем 5-7 дней), вызывает в организме серьезные заболевания, в том чис-
ле острую респираторную вирусную инфекцию, пневмонию, дыхательную
недостаточность, особенно опасен для людей пожилого возраста и имею-
щих хронические заболевания. Вакцины против коронавирусной инфекции
на данный момент не существует, для лечения используют симптоматиче-
скую терапию. По текущим данным, от начала заболевания до выписки
пациента проходит 10-20 дней в зависимости от тяжести течения формы
новой коронавирусной инфекции.
По данным [12] на середину мая 2020 года в России выявлено более
250 тысяч заболевших COVID-19, среди которых более 2,5 тысяч умерших.
В целях предотвращения распространения коронавирусной инфекции в ре-
гионах страны проводится комплекс противоэпидемических и профилакти-
ческих мероприятий.
С начала распространения эпидемии Санкт-Петербург занимает тре-
тью позицию по общему числу заразившихся коронавирусом в перечне всех
регионов России [13]. Эпидемиологическая ситуация в Санкт-Петербурге
значительно отличается от ситуации в Москве: не такой большой поток
иностранных граждан и прибывших из неблагополучных стран россиян,
меньшая плотность населения, быстрое введение противоэпидемических
мер также повлияли на скорость распространения инфекции в городе. В
целях контроля за эпидемиологической ситуацией и оперативного реаги-
рования на ее изменения могут применяются математические методы и
модели.
Математическое моделирование позволяет изучить механизмы разви-
тия эпидемии. Применение эпидемиологических моделей позволяет спро-
гнозировать и оценить многие характеристики распространения заболева-
ний. Адекватные и качественные математические модели позволят оценить
такие характеристики развития эпидемии, как общее число заболевших,
выздоровевших, умерших и болеющих, длительность эпидемии, время ее
окончания при различных параметрах, имитирующих влияние противо-
эпидемических мер.
Постановка задачи
В условиях борьбы с распространением коронавирусной инфекции
крайне важен анализ текущей ситуации в режиме реального времени, осно-
ванный на актуальных данных. Моделирование эпидемиологической ситуа-
ции с помощью математических методов позволяет оценить текущую ситу-
ацию и спрогнозировать дальнейшее развитие эпидемии. Целью настоящей
работы является исследование известных способов построения эпидемио-
логических моделей, построение модели и прогнозирование эпидемиологи-
ческой ситуации в соответствии с построенной моделью распространения

В данной работе были рассмотрены несколько математических моде-
лей распространения эпидемий. Произведен анализ этих моделей, после
которого в качестве основы была выбрана обобщенная SEIR-модель.
На основании реальных данных распространения коронавирусной ин-
фекции в Санкт-Петербурге модель была реализована в среде MATLAB.
Программная реализация позволила также автоматически рассчитывать
параметры модели. С помощью данной опции были проанализированы и
визуализированы полученные на различных наборах данных результаты.
Также в работе построена модель распространения коронавируса в
Санкт-Петербурге по состоянию на 18 мая 2020 года, учитывающая раз-
витие эпидемии в четырех группах населения: заболевшие, болеющие, вы-
здоровевшие и умершие. Автоматически рассчитанные, а затем скоррек-
тированные параметры позволили построить качественную модель и спро-
гнозировать развитие эпидемии.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Шиленок В. КГМУ 2017, Лечебный , выпускник
    5 (20 отзывов)
    Здравствуйте) Имею сертификат специалиста (врач-лечебник). На данный момент являюсь ординатором(терапия, кардио), одновременно работаю диагностом. Занимаюсь диссертац... Читать все
    Здравствуйте) Имею сертификат специалиста (врач-лечебник). На данный момент являюсь ординатором(терапия, кардио), одновременно работаю диагностом. Занимаюсь диссертационной работ. Помогу в медицинских науках и прикладных (хим,био,эколог)
    #Кандидатские #Магистерские
    13 Выполненных работ
    Татьяна С. кандидат наук
    4.9 (298 отзывов)
    Большой опыт работы. Кандидаты химических, биологических, технических, экономических, юридических, философских наук. Участие в НИОКР, Только актуальная литература (пос... Читать все
    Большой опыт работы. Кандидаты химических, биологических, технических, экономических, юридических, философских наук. Участие в НИОКР, Только актуальная литература (поставки напрямую с издательств), доступ к библиотеке диссертаций РГБ
    #Кандидатские #Магистерские
    551 Выполненная работа
    Егор В. кандидат наук, доцент
    5 (428 отзывов)
    Здравствуйте. Занимаюсь выполнением работ более 14 лет. Очень большой опыт. Более 400 успешно защищенных дипломов и диссертаций. Берусь только со 100% уверенностью. Ск... Читать все
    Здравствуйте. Занимаюсь выполнением работ более 14 лет. Очень большой опыт. Более 400 успешно защищенных дипломов и диссертаций. Берусь только со 100% уверенностью. Скорее всего Ваш заказ будет выполнен раньше срока.
    #Кандидатские #Магистерские
    694 Выполненных работы
    Андрей С. Тверской государственный университет 2011, математический...
    4.7 (82 отзыва)
    Учился на мат.факе ТвГУ. Любовь к математике там привили на столько, что я, похоже, никогда не перестану этим заниматься! Сейчас работаю в IT и пытаюсь найти время на... Читать все
    Учился на мат.факе ТвГУ. Любовь к математике там привили на столько, что я, похоже, никогда не перестану этим заниматься! Сейчас работаю в IT и пытаюсь найти время на продолжение диссертационной работы... Всегда готов помочь! ;)
    #Кандидатские #Магистерские
    164 Выполненных работы
    Дмитрий К. преподаватель, кандидат наук
    5 (1241 отзыв)
    Окончил КазГУ с красным дипломом в 1985 г., после окончания работал в Институте Ядерной Физики, защитил кандидатскую диссертацию в 1991 г. Работы для студентов выполня... Читать все
    Окончил КазГУ с красным дипломом в 1985 г., после окончания работал в Институте Ядерной Физики, защитил кандидатскую диссертацию в 1991 г. Работы для студентов выполняю уже 30 лет.
    #Кандидатские #Магистерские
    2271 Выполненная работа
    Родион М. БГУ, выпускник
    4.6 (71 отзыв)
    Высшее экономическое образование. Мои клиенты успешно защищают дипломы и диссертации в МГУ, ВШЭ, РАНХиГС, а также других топовых университетах России.
    Высшее экономическое образование. Мои клиенты успешно защищают дипломы и диссертации в МГУ, ВШЭ, РАНХиГС, а также других топовых университетах России.
    #Кандидатские #Магистерские
    108 Выполненных работ
    Екатерина Б. кандидат наук, доцент
    5 (174 отзыва)
    После окончания института работала экономистом в системе государственных финансов. С 1988 года на преподавательской работе. Защитила кандидатскую диссертацию. Преподав... Читать все
    После окончания института работала экономистом в системе государственных финансов. С 1988 года на преподавательской работе. Защитила кандидатскую диссертацию. Преподавала учебные дисциплины: Бюджетная система Украины, Статистика.
    #Кандидатские #Магистерские
    300 Выполненных работ
    AleksandrAvdiev Южный федеральный университет, 2010, преподаватель, канд...
    4.1 (20 отзывов)
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    #Кандидатские #Магистерские
    28 Выполненных работ
    Юлия К. ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск 2017, Институт естественных и т...
    5 (49 отзывов)
    Образование: ЮУрГУ (НИУ), Лингвистический центр, 2016 г. - диплом переводчика с английского языка (дополнительное образование); ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск, 2017 г. - ин... Читать все
    Образование: ЮУрГУ (НИУ), Лингвистический центр, 2016 г. - диплом переводчика с английского языка (дополнительное образование); ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск, 2017 г. - институт естественных и точных наук, защита диплома бакалавра по направлению элементоорганической химии; СПХФУ (СПХФА), 2020 г. - кафедра химической технологии, регулирование обращения лекарственных средств на фармацевтическом рынке, защита магистерской диссертации. При выполнении заказов на связи, отвечаю на все вопросы. Индивидуальный подход к каждому. Напишите - и мы договоримся!
    #Кандидатские #Магистерские
    55 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

    Кооперативные игры на гиперграфах
    📅 2019год
    🏢 Санкт-Петербургский государственный университет