ФОРСАЙТ COVID-19

Розділ присвячено публікації матеріалів проєкту «ФОРСАЙТ COVID-19»
Світового центру даних  «Геоінформатика і сталий розвиток».

 

Сценарії розвитку пандемії коронавірусу, що їх розробляє команда вчених проєкту «ФОРСАЙТ COVID-19» Світового центру даних «Геоінформатика і сталий розвиток» при КПІ ім. Ігоря Сікорського, допомагають дати відповідь на питання, як житимуть українці в умовах пандемії ближчі місяці, як зміниться світ і Україна після завершення пандемії, коли це може статися?

Цим проблемам присвячена серія досліджень вчених, спрямованих на здійснення прогнозного моделювання і передбачення (форсайту) зазначених явищ на довгостроковому (декілька років), середньостроковому (декілька місяців) і короткостроковому (5-7 днів) часових горизонтах.

 

В першому з них здійснено спробу системно проаналізувати циклічний характер виникнення пандемій та їх вплив на економіку і суспільство глобального світу на довгостроковому часовому відрізку.  Проаналізовано вплив пандемій свинячого грипу, Ебола і коронавірусу (які відбувалися протягом останніх 12 років) на розвиток світової економіки та глобального суспільства. Показано, що ці пандемії носять циклічний характер з періодом повторення, який приблизно дорівнює п’яти рокам. Вони суттєво впливають на світову економіку, приводячи до розриву економічних ланцюгів і гальмування розвитку економіки і суспільства.

Шляхом співставлення на часовій осі термінів дій цих пандемій з 40-50-річними економічними циклами Миколи Кондратьєва, основаними на зміні технологічних укладів суспільства; 7-11-річними циклами Клемента Жюгляра, пов'язаними зі спрямованістю інвестицій в бізнес та промисловим індексом Доу-Джонса, що відображає загальну капіталізацію 30 найбільших американських компаній, були зроблені наступні висновки:

  • в 2020-2021 році закінчується знижувальна хвиля 5-го циклу Кондратьєва, яка з переходом до наступного технологічного укладу переключається на підвищувальну хвилю 6-го К-циклу, що вказує на об'єктивні умови подальшого тривалого підйому світової економіки;
  • у той же час, старт цього підйому на часовому відрізку 2020-2021 роки суттєво послаблюється розривом традиційних економічних ланцюжків в результаті пандемії коронавірусу, значним «розпорошенням» (розфокусованістю) інвестицій у різні бізнеси (як застарілі, так і перспективні), що призводить до досягнення чергового дна циклу Жюгляра і падіння на 30-40% індексу Доу-Джонса;
  • цей спад за Жюгляром має тривати приблизно протягом року, під час якого відбудеться перенаправлення інвестицій на технології 6-го укладу. Після перевищення внеску у світовий ВВП понад 5-7% за рахунок технологій 6-го укладу має розпочатися підйом глобальної економіки як за Кондратьєвим, так і за Жюгляром;
  • відповідно до результатів прогнозного моделювання зазначені позитивні зміни можуть розпочатися як в глобальному суспільстві, так і в Україні вже в кінці 2021 року.

Перше дослідження проводилося з використанням Інтелектуального аналізу даних (Data Mining), принципу подібності в математичному моделюванні (Principle of Similarity in Mathematical Modeling), кореляційного аналізу (Сorrelation Аnalysis), регресійного аналізу (Regression Analysis).

 

Друге дослідження команди проєкту присвячено аналізу особливостей розвитку пандемії коронавірусу в Україні на середньостроковому часовому відрізку (декілька місяців) з огляду на її територіальну нерівномірність в різних регіонах країни, рівнем дотримання умов карантину, відсотком інфікованих лікарів у порівнянні з іншими країнами Європи, масштабами проведення тестів  та з урахуванням інших факторів.

З застосуванням методів кореляційного та регресійного аналізу і принципу подібності в математичному моделюванні було показано, що на середньостроковому часовому горизонті (до кінця серпня 2020 року) процес розповсюдження коронавірусу в Україні може пройти наступні фази:

  • до третьої декади травня 2020 року найбільш ймовірним буде наростання пандемії із змінним характером (лінійне зростання може тимчасово переходити в експоненціальне і навпаки). Це пояснюється найгіршим в Європі дотриманням режиму карантину, найнижчим в Європі відсотком проведених тестів на коронавірус, найвищим в Європі відсотком інфікованих лікарів та деякими іншими несприятливими факторами;
  • протягом третьої декади травня найбільш ймовірним може бути пік пандемії;
  • повільне згасання пандемії коронавірусу може відбуватися протягом найтеплішої пори року в Україні, з кінця травня до кінця серпня 2020 року, в міру поступового набуття населенням колективного імунітету, покращенням роботи системи охорони здоров’я, підвищенням соціальної відповідальності та свідомості населення;
  • протягом осінньо-зимового періоду 2020-2021 років не виключена поява другої хвилі пандемії.

В рамках середньострокового прогнозного моделювання командою проєкту було виконано дослідження регіональних особливостей розповсюдження пандемії коронавірусу, враховуючи значну територіальну нерівномірність цього процесу на території країни, відмінності комунікації населення, різні релігійні традиції, нерівномірність міграційних потоків, регіональні особливості протидії та боротьби з хворобою тощо.

Ставилося завдання виявлення та аналізу тренду кількості нових інфікованих хворих в областях України, м. Києві та в країні в цілому, виходячи з суттєвої неоднорідності та нестаціонарності процесів розповсюдження коронавірусу, їх стохастичної природи та високої волатильності. Було використано методи технічного аналізу часових рядів, з застосуванням базових індикаторів «zigzag» та «supertrend» для відстеження основних трендів на фондових ринках, які за характером волатильності подібні до трендів розповсюдження коронавірусу. Також було застосовано методи аналізу геопросторових даних на основі побудови картографічних моделей методом розрахунку просторової щільності та концентрації розповсюдження кількості захворівших, просторової класифікації регіонів України.

Результати прогнозного моделювання дозволили класифікувати усі регіони України на чотири групи:

  • зі стабільним (лінійним) характером плину процесу пандемії (Житомирська, Івано-Франківська, Одеська, Рівненська, Харківська, Чернівецька, Миколаївська області);
  • з тенденцією зростання кількості нових виявлених хворих за день (м. Київ, Вінницька, Волинська, Дніпропетровська, Львівська області);
  • з тенденцією спадання кількості нових виявлених хворих за день (Кіровоградська, Запорізька, Полтавська, Сумська, Херсонська, Черкаська, Тернопільська області);
  • з невизначеною тенденцією (Донецька, Луганська, Миколаївська,  Хмельницька, Чернігівська області) у зв’язку з недостатньою, на час проведення дослідження, кількістю даних для аналізу (було зафіксовано менше 200 хворих).

 

Короткострокове (корегуюче) прогнозне моделювання виконується вченими що п’ять днів з використанням багатошарової нейронної мережі Back Propagation на основі механізму «ковзного вікна» з кількістю точок даних для навчання нейронної мережі – 12. Результати цього дослідження показали, що для України на п’ятнадцятиденному відрізку часу (06.05.20 - 20.05.20) характер розвитку пандемії набуває більш чіткого лінійного характеру з рівнем «плато» - (400-550) нових інфікованих на день. Такий характер розвитку процесу може продовжитися до третьої декади травня 2020 року, протягом якої ймовірно може настати пік пандемії. Після чого, пандемія ймовірно може піти на спад (кількість щоденно інфікованих буде стійко нижчою кількості щоденно видужалих людей).

Для міста Києва, протягом п’ятнадтиденного відрізку часу (06.05.20 - 20.05.20) процес розвитку пандемії поки що є більш нестаціонарним з ймовірним зниженням його волатильності і набуттям більш чіткого лінійного характеру на наступному тижні.

Середня абсолютна похибка у відсотках виконаного прогнозу не перевищує MAPE = 1.878 для України і МАРЕ = 2.3% для м. Києва. Дослідники зазначають, що на більших обсягах даних (як це має місце 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. 

Результати прогнозного моделювання також вказують на те, що кількість щоденно видужалих людей в Україні наближається до кількості щоденно інфікованих людей. Команда проєкту очікує, що в третій декаді травня цей баланс може стати стійко позитивним, що засвідчить початок спаду пандемії. 

 

Протягом третьої декади травня 2020 року почала формуватися нова тенденція повільного згасання пандемії коронавірусу, коли кількість щоденно видужалих людей, на загал, почала перевищувати кількість щоденно інфікованих. Вивченню особливостей цієї (третьої) фази повільного згасання хвороби присвячено четверте форсайтне дослідження Світового центру даних «Геоінформатика і сталий розвиток».

 

П'яте (Форсайт COVID-19: сплеск після послаблення карантинних заходів) і шосте (Форсайт COVID-19: четвертий етап послаблення карантину) дослідження присвячено аналізу поширення пандемії COVID-19 в Україні після послаблення карантинних заходів (період 11.05.2020 - 12.07.2020). Чотириетапне послаблення карантинних заходів та перехід до адаптивного карантину вплинуло на різке зниження соціальної дисципліни громадян, суттєве підвищення їх безпечності, зростання пішої і автомобільної мобільності та інші фактори, що призвели до різкого зростання нових випадків захворювання та повернення до експоненціального характеру поширення пандемії в першій половині червня 2020 року (Форсайт COVID-19: сплеск після послаблення карантинних заходів). 

 

Сьоме дослідження Форсайт COVID-19: загострення під час адаптивного карантину присвячено прогнозному моделюванню подальшого поширення хвороби в Україні на середньостроковому часовому горизонті (01.08.2020 – 18.08.2020), із застосуванням різних, незалежних один від одного підходів та порівняння отриманих результатів з метою оцінки їх обгрунтованості.

Ситуація з поширенням коронавірусу в Україні продовжує бути стабільно важкою і набуває затяжного характеру. Режим жорсткого карантину і мобілізація суспільства протягом березня-квітня 2020 року дозволили відтермінувати сплеск поширення COVID-19 в Україні і певним чином підготувати систему охорони здоров’я країни до активної протидії подальшим сплескам хвороби. Разом з тим, моральна втома населення від перебування в режимі ізоляції, економічні чинники, настання періоду літнього відпочинку суттєво змінили умови протидії поширенню коронавірусу вже з початку травня 2020 року. Переважна більшість населення країни повернулася до звичайного способу життя, нехтуючи елементарними засобами захисту від захворювання. Як наслідок, в червні-липні 2020 року відбулася серія стрімких сплесків захворювання, яка призвела до подвоєння-потроєння кількості щоденно інфікованих людей з тенденцією до подальшого наростання хвороби. 

 

Понад 700 засобів масової інформації опублікували результати досліджень науковців СЦД-Україна. Дані, отримані вченими, можуть стати важливими для прийняття подальших рішень щодо ефективного подолання наслідків пандемії в країні та перебудови економіки і суспільних інститутів після її завершення, виходячи з нових реалій глобального світу і України.  

 

ФОРСАЙТ COVID-19: ВПЛИВ НА ЕКОНОМІКУ І СУСПІЛЬСТВО

04.04.2020

У досліджені проаналізовано вплив пандемій свинячого грипу, Ебола і коронавірусу (які відбувалися протягом останніх 12 років) на розвиток світової економіки та глобального суспільства. Показано, що ці пандемії носять циклічний характер з періодом повторення, який приблизно дорівнює п’яти рокам. Вони суттєво впливають на світову економіку, приводячи до розриву економічних ланцюгів і гальмування на кілька місяців або навіть до одного року розвитку економіки і суспільства. Для вивчення впливу пандемії коронавірусу на економіку України розроблено прогнозну математичну модель і проведено комп’ютерне моделювання цього явища. Розрахунки за песимістичним і оптимістичним сценаріями дозволили оцінити масштаби людських втрат та часові горизонти наростання і згасання пандемії коронавірусу в Україні. Результати цього дослідження можуть використовуватися владою України для розробки плану дій, спрямованих на упередження пандемії і подолання її наслідків.

 

ФОРСАЙТ COVID-19 KИЇВ

09.04.2020

Результати  експрес-дослідження розповсюдження пандемії коронавірусу в м. Києві, як в одному із найбільш вражених регіонів України.

 

 

 

 

ФОРСАЙТ COVID-19: СЕРЕДНЯ ФАЗА РОЗВИТКУ

01.05.2020

У дослідженні проаналізовано фази процесу розповсюдження коронавірусу в Україні на короткотерміновому (до одного тижня) та середньостроковому (до кінця серпня 2020 року) часових горизонтах.

 

 

 

 

ФОРСАЙТ COVID-19: РЕГІОНАЛЬНИЙ КОНТЕКСТ

09.05.2020

Дослідження присвячено аналізу особливостей розповсюдження пандемії коронавірусу в регіонах України, враховуючи значну територіальну нерівномірність цього процесу на території країни, відмінності комунікації населення, різні релігійні традиції, нерівномірність міграційних потоків, регіональні особливості протидії та боротьби з хворобою тощо.

 

 

 

 

ФОРСАЙТ COVID-19: ПЕРЕХІД ДО ФАЗИ ЗГАСАННЯ ПАНДЕМІЇ КОРОНАВІРУСУ

30.05.2020

Протягом третьої декади травня 2020 року почала формуватися нова тенденція повільного згасання пандемії коронавірусу, коли кількість щоденно видужалих людей, на загал, почала перевищувати кількість щоденно інфікованих. Вивченню особливостей цієї (третьої) фази повільного згасання хвороби присвячено дане форсайтне дослідження Світового центру даних «Геоінформатика і сталий розвиток».

 

 

 

 

 

ФОРСАЙТ COVID-19: СПЛЕСК ПІСЛЯ ПОСЛАБЛЕННЯ КАРАНТИННИХ ЗАХОДІВ

21.06.2020

Дослідження присвячено аналізу поширення пандемії COVID-19 в Україні після послаблення карантинних заходів (період 11.05.2020 - 20.06.2020).

Чотириетапне послаблення карантинних заходів та перехід до адаптивного карантину вплинуло на різке зниження соціальної дисципліни громадян, суттєве підвищення їх безпечності, зростання пішої і автомобільної мобільності та інші фактори, що призвели до різкого зростання нових випадків захворювання та повернення до експоненціального характеру поширення пандемії в першій половині червня 2020 року.

За умов суттєвих невизначеностей процесу поширення пандемії COVID-19 в Україні, викликаних, в першу чергу, непередбачуваною соціальною поведінкою людей після послаблення карантинних заходів, команда проєкту «Форсайт COVID-19» надає дуже обережні прогнозні дані стосовно нижньої і верхньої меж довірчого інтервалу поширення хвороби до кінця червня 2020 року.

 

ФОРСАЙТ COVID-19: ЧЕТВЕРТИЙ ЕТАП ПОСЛАБЛЕННЯ КАРАНТИНУ

12.07.2020

Дослідження присвячено вивченню особливостей поширення пандемії COVID-19 в Україні протягом четвертого етапу послаблення карантинних заходів (10.06.2020 р. – 12.07.2020 р.). 

Наведено результати прогнозного моделювання поширення хвороби на період до кінця липня 2020 року року. 

 

 

 

 

 

 

 

ФОРСАЙТ COVID-19: ЗАГОСТРЕННЯ ПІД ЧАС АДАПТИВНОГО КАРАНТИНУ

01.08.2020

Дослідження присвячено прогнозному моделюванню подальшого поширення хвороби в Україні на середньостроковому часовому горизонті (01.08.2020 – 18.08.2020), із застосуванням різних, незалежних один від одного підходів та порівняння отриманих результатів з метою оцінки їх обгрунтованості.

 

 

 

 

 

 

 

КОРОТКОСТРОКОВИЙ ПРОГНОЗ COVID-19

 

Результати короткострокового прогнозного моделювання кількості хворих на COVID-19 в Україні і м. Києві, отримані з використанням багатошарової нейронної мережі Back Propagation на основі механізму «ковзного вікна».

 

ІНТЕРАКТИВНІ ТЕМАТИЧНІ ПАНЕЛІ

04.04.2020

Інтерактивні тематичні панелі для відстеження та прогнозування поширення COVID-19 в Україні.

Сервіс надає дані для України в цілому та у розрізі регіонів про кількість лабораторно підтверджених випадків COVID-19, летальних випадків і пацієнтів, які одужали. Інформацію подано у вигляді карт, діаграм, лічильників.

 

Науковий керівник проєкту: М.З. Згуровський.

Команда проєкту: 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, В.М. Синєглазов.

 

© World Data Center
    for Geoinformatics and Sustainable Development