Інформаційна технологія прогнозування епідеміологічних загроз на основі телеграфного рівняння

Анотація

На підставі проведеного аналізу встановлено, що традиційні підходи, такі як моделі SIR та SEIR, не забезпеують достатньої точності прогнозування та не враховують комплексну динаміку поширення інфекційних захворювань. Обгрунтовано потребу в розробці методу, який дозволить підвищити точність прогнозування та забезпечить підтримку прийняття управлінських рішень для прогнозування розповсюдження епідеміологічних загроз на основі телеграфного рівняння. Розроблена система дозволяє приймати ефективні управлінські рішення, спрямовані на зменшення негативного впливу епідемії на населення та медичну інфраструктуру. Використання телеграфного рівня дозволяє передбачити хвильове розповсюдження інфекції, просторово-часові затримки, а також джерела нових інфекцій, що забезпечує точне прогнозування пікових періодів, тривалості епідемії та завантаження медичних закладів. Розроблений метод інтегрує класичну SIR-модель із телеграфним рівнем, що дозволяє моделювати динаміку поширення інфекції в просторово-часовому середовищі. Цей метод забезпечує прогнозування просторово-часової динаміки розповсюдження інфекції, враховуючи хвильові ефекти, затримки та вплив зовнішніх факторів. Він забезпечує можливість точного аналізу ключових показників епідемії, таких як пік захворюваності, її тривалість та розподіл навантаження на лікарні. Розроблені метод та математична модель на основі телеграфного рівня забезпечили належний рівень точності в прогнозуванні просторово-часової динаміки поширення епідеміологічних загроз. Перевірка моделі на історичних даних про COVID-19 показала, що середня похибка прогнозу склала 5…10%. Це свідчить продостатню адекватність моделі. У випадку високої мобільності населення модель точно описувала хвильову динаміку поширення інфекції. Запропонована система підтримки прийняття рішень включає зручний інтерфейс із чотирма вкладками для введення параметрів моделі, аналізу результатів, їх візуалізації та формування рекомендацій. Вона дозволяє підвищити точність оцінки тривалості епідемії, пікових навантажень та деяких ресурсів. Розроблена система є інструментом для менеджерів, що забезпечує підтримку прийняття упарвлінських рішень, спрямованих на прогнозування зараження анселення регіонів інфекцією та оптимізацію використання медичних ресурсів. Результати дослідження можуть бути використані для планування заходів реагування на епідемії на локальному, регіональному та глобальному рівнях. Запропонована система забезпечує оперативність, гнучкість та точність, що є ключовими для управління епідеміологічними ситуаціями в умовах сучасних викликів.