Короткостроковий прогноз поширення COVID-19 (01.07.20 - 05.07.20) на основі Back Propagation Neural Network

Date of publication 30.06.2020

Результати короткострокового прогнозного моделювання кількості хворих на COVID-19 в Україні і м. Києві на 01.07.20 - 05.07.20 (рис.1-10; табл. 1,2) отримано з використанням багатошарової нейронної мережі Back Propagation на основі механізму «ковзного вікна» з кількістю точок даних для навчання нейронної мережі - 12.

Бачимо, що для України характер розвитку пандемії, за виключенням окремих сплесків, досягає рівня 500-1000 нових інфікованих на день (рис. 2). Для міста Києва, спостерігаємо аналогічний характер поширення пандемії з 40-100 новими інфікованих на день (рис. 5, 6).

Середня абсолютна похибка у відсотках виконаного прогнозу не перевищує MAPE = 1.13% для України і МАРЕ = 1.51% 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.  

На рис. 11 та 12 наведено співвідношення кількості інфікованих і видужалих в Україні та м. Києві від вірусу SARS-CoV-2.  

На рис. 13 представлено співвідношення кількості інфікованих і кількості протестованих людей ПЛР методом в Україні. Важливо, що на часовому відрізку з 08.06.20 року по 01.07.20 року (протягом другої хвилі сплеску пандемії) коефіцієнт кореляції між двома наведеними наборами даних є досить високим (К=0.806). Тобто, в червні 2020 року між процесом тестування і процесом реєстрації інфікованих людей виявлена практично лінійна залежність (двократне зростання кількості інфікованих відповідає двократному зростанню кількості проведених тестів). Ця обставина дозволяє зробити обережне припущення про ймовірну сталість рівня поширення пандемії протягом більш тривалого часу (принаймні протягом травня-червня 2020 року) з кількістю інфікованих 500-1100 людей на добу.

Рисунок 13. Співвідношення кількості інфікованих і протестованих ПЛР методом в Україні

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, О.П. Купенко, М.М. Перестюк, І.О. Пишнограєв, В.В. Путренко.