Короткостроковий прогноз поширення COVID-19 (21.05.20 - 25.05.20) на основі Back Propagation Neural Network

Date of publication 20.05.2020

Результати короткострокового прогнозного моделювання кількості хворих на COVID-19 в Україні і м. Києві на наступний п'ятиденний часовий інтервал (21.05.20 – 25.05.20) отримано з використанням багатошарової нейронної мережі Back Propagation на основі механізму «ковзного вікна» з кількістю точок даних для навчання нейронної мережі – 12 (рис.1 -10; табл. 1-4).

Бачимо, що для України на двадцятиденному відрізку часу (06.05.20 – 25.05.20) характер розвитку пандемії набуває більш чіткого лінійного характеру (табл. 1, рис. 1) з рівнем «плато» на наступні 5 днів - (300-400) нових інфікованих на день (рис. 2) і рівнем  «плато» для видужалих людей (300-350) на день. Це вказує на тенденцію наближення до затухання пандемії, як і показали результати дослідження команди проєкту «ФОРСАЙТ COVID-19» від 01.05.2020 року. Як зазначалося в цьому дослідження такий характер розвитку процесу може продовжитися до третьої декади травня 2020 року, після чого пандемія ймовірно може піти на спад (кількість щоденно інфікованих може стати стійко нижчою кількості щоденно видужалих людей).

Для міста Києва, протягом двадцятиденноговідрізку часу (06.05.20 – 25.05.20) процес розвитку пандемії поки що є більш нестаціонарним з ймовірним зниженням його волатильності і набуттям більш чіткого лінійного характеру на наступні 5 днів. Рівень «плато» для нових інфікованих людей може скласти (40-50) на день, а для видужалих людей (20 - 30) на день (табл. 1, рис. 5, 6).

Середня абсолютна похибка у відсотках виконаного короткострокового прогнозу на відрізку часу (6.05.20 – 20.05.20) не перевищила MAPE = 1.78% для України і МАРЕ = 2.26% для м. Києва (рис. 9, 10, табл. 3, 4). Зазначимо, що на більших обсягах даних (як це ми маємо для України у порівнянні з м. Києвом) нейронна мережа Back Propagation є менш чутливою до короткотермінових збурень та сплесків і дозволяє отримати меншу похибку прогнозу. 

З рис. 11 та 12 бачимо, що кількість щоденно видужалих людей в Україні наближається до кількості щоденно інфікованих людей (14.05.20 цей баланс (Δ) одноденно був навіть позитивним). Команда проєкту очікує, що в третій декаді травня цей баланс Δ може стати стійко позитивним, що засвідчить початок спаду пандемії.

Науковий керівник проекту: М.З. Згуровський.

Команда проекту: О.С. Войтко, Н.В. Горбань, І.М. Джигирей, Б.Р. Дудка, К.В. Єфремов, Ю.П. Зайченко, П.О. Касьянов, М.М. Перестюк, І.О. Пишнограєв, В.В. Путренко, В.М. Синєглазов.