Короткостроковий прогноз поширення COVID-19 (16.05.20 - 20.05.20) на основі Back Propagation Neural Network

Date of publication 15.05.2020

Результати короткострокового прогнозного моделювання кількості хворих на COVID-19 в Україні і м. Києві на 16.05.20 – 20.05.20 (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 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 (рис. 2). За результатами прогнозного моделювання команди проєкту «ФОРСАЙТ COVID-19» 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 з рівнем «плато» - (40-50) нових інфікованих на день (рис. 5, 6).

Середня абсолютна похибка у відсотках виконаного прогнозу не перевищує MAPE = 1.878 для України і МАРЕ = 2.3% 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.