感染人数期望值估计及新增确诊人数趋势预测的概率模型

新型冠状病毒肺炎自2019年12月初出现在武汉后,2020年1月中下旬开始暴发并迅速在全国肆虐,2020年2月中旬后又在几十个国家和地区蔓延,科学有效地掌握疫情发展对于疫情管控至关重要.感染人数是评估疫情形势的重要指标,可以辅助决策者及时制定疫情管控措施.现利用新增确诊人数和新增感染人数存在互相推算的关系,采用极大似然估计方法求解得到全国(除湖北省)每日新增感染人数期望值的估计值,并引入Bootstrap方法给出相应的置信区间,进一步推算现有感染(未确诊)人数并预测新增确诊人数变化趋势,为返城复工提供数据分析支撑.     

基于健康码区块链的新型冠状病毒肺炎疫情防控与评估研究

新型冠状病毒潜伏期可以传染,以及存在着无症状感染者情况.这些都给流行病学调查带来巨大挑战.本文提出一个结合健康码和区块链、建立利用健康码区块链对新型冠状病毒肺炎疫情进行防控模型,对疫情防控难易程度和成效进行评估.结合模型和模拟有三个发现,一是发现疫情中封闭城市对经济社会发展会产生平方效应(平面叠加效应),甚至是立体叠加效应,对经济社会活动带来重大打击;二是发现防护的作用十分明显,可以有效地降低了无症状者所导致的传染人数;认为借助健康码链,可以查找无症状者.三是发现可以对不同区域防控策略进行优化,认为节点度越高的区域要实行更为严格的防控措施,农村、中心镇和中心城区应采取不同的防控策略.文章最后指出健康码链模型具有广泛的应用价值.     

基于抽样方法估计新型冠状病毒感染人数

新型冠状病毒疫情已严重影响中国及多个国家.在疫情严重爆发初期,某些地区存在由于医疗资源不足导致感染者底数不明确的情形.此时,准确估计感染人数将为决策提供重要参考.本文应用统计学中的抽样方法来估计疫情严重爆发地区的感染人数.本文以武汉为例,基于武汉返回温州的人群中感染比率及其扩散情况来推断武汉的感染病例数.经新加坡和中国湖北省外的数据验证,该方法简单且有效.本文数据来源于公开数据.     

新型冠状病毒肺炎疫情数据挖掘与离散随机传播动力学模型分析

新型冠状病毒肺炎(COVID-19)疫情已经蔓延至全国各地,包括陕西省在内很多省份的早期疫情均以输入病例为主,后期的疫情在严格的防控措施下也已呈下降趋势.评价防控措施的有效性、分析人口流动对疫情的影响对于研究陕西省(或其他以输入病例为主的地区)疫情和未来应对突发性传染病有着重要的意义.根据陕西省卫生健康委员会(简称卫健委)公布的详实数据信息可以挖掘传播链(感染树),得到从发病到首诊、入院、确诊的中位持续时间,每日潜伏者类、感染者类、治疗者类的具体人数和感染者状态转移的空间分布.本文计算确定COVID-19疫情的控制再生数(1.48–1.69),并发展新的统计推断方法获得陕西省严控措施下的有效再生数;进而提出一个全新的融入了公共卫生干预和输入病例的离散随机COVID-19疫情传播模型,通过多源数据实现了模型的参数化,分析不同的流动模式、输入人口中感染者的比例对二次暴发风险的影响.主要结论显示,间歇性的人口流动、密切关注和有效隔离流动人口中的感染者能有效降低二次暴发的风险,为有序组织复工、复学提供决策支持.     

基于时滞动力学模型对钻石公主号邮轮疫情的分析

2019年末以来,新型冠状病毒肺炎迅速蔓延的疫情引发了全球关注.文献[5-6]提出了一类时滞动力学系统的新冠肺炎传播模型用以描述疫情的发展趋势.文献[7]在此基础上,结合CCDC统计数据,提出了一类基于CCDC统计数据的随机时滞动力学模型.本文将使用以上两类模型研究分析"钻石公主号"邮轮的疫情发展.基于日本厚生劳动省公布的数据,本文准确反演出模型参数,进而有效模拟当前疫情的发展,并预测疫情未来的趋势,发现在疫情爆发初期基本再生数R0(t)较大,而后随着防控措施加强而逐渐减小;约在2月下旬,累计确诊人数增长速度放缓,在3月上旬,累计确诊人数趋于稳定,即无新增确诊人数,疫情得到有效控制;最终累计确诊人数对隔离率变化敏感,隔离率升高,最终累计确诊人数将有显著下降.针对传染率较高、隔离率较低的问题,本文建议日本政府进一步加强防控措施,抑制疫情的大规模爆发.     

新型冠状病毒肺炎疫情下武汉及周边地区何时复工?数据驱动的网络模型分析

基于全国和湖北省新型冠状病毒肺炎(COVID-19)疫情报告数据以及百度人口迁徙与分布大数据,本文构建武汉及周边15个疫情严重城市的COVID-19传播复杂网络模型,重点分析武汉及周边地区复工的可能时间节点和复工对二次暴发风险的影响.首先基于各个城市的累计病例数估计1月23日武汉的累计病例数,得到不同时期湖北省16个主要城市控制再生数的估计值,揭示了早期的传播风险较大和目前的传播风险小(控制再生数的值小于1).本文基于2019年同期的流动网络结构和流动量模拟整个网络模型,给出2020年2月17日、2月24日和3月2日的复工对各个城市疫情的影响.主要结论显示,在较强的防控措施和自我防护下,2020年3月2日复工将在一段时间内不会引起疫情的二次暴发.     

人口迁入与新增确诊数的趋势关系及因果量化分析

目前,很多地区新冠肺炎疫情已得到缓解,复工、复产已被多地政府部门提上日程.2月10日前后,全国各地返城复工人数增多,2月14日开始,广东、河南等地新增病例数出现了明显反弹,人口跨地区迁徙使疫情防控更加困难.目前全国返工、返校需求还远未得到满足,需要通过数据分析,对"返城复工"的风险进行评估.通过观察数据可以发现人口迁徙与新增确诊病例数有很强的正相关性,因此由"格兰杰因果检验"确定了人口迁徙与新增确诊病例数有显著的因果关系.     

境外输入与无症状感染病例对COVID-19疫情二次暴发的影响分析

随着COVID-19无症状感染者传播风险以及境外输入病例的增加,给我国"外防输入,内防反弹"的防控策略带来巨大压力.本文通过构建能够刻画无症状感染者传播和输入病例对疫情演化影响的离散随机COVID-19传染病动力学模型,创新地量化疫情再次暴发的风险指数,探究不同输入比例、不同的防控措施(接触数)下疫情再次暴发的风险.论文选取北京、上海和深圳三个地区的本地病例与输入病例等疫情数据,发展数据不确定性参数估计方法,辨识系统的未知参数.研究结果显示:深圳市发生二次暴发的风险要远低于北京和上海,北京的二次暴发的风险高于上海.特别地,以北京境外输入为例,我们得到当持续保持最严格的防疫措施,即接触数保持最小值时(接触数为1.07),无论境外输入病例未被隔离的比例有多大(实际输入病例的隔离率),均没有二次暴发的风险.如果防控措施适当放松,即接触数从最小值逐渐增大(接触数在三周时间增为3.1),则输入病例越多,二次暴发的概率越大.值得注意的是,当防控措施进一步放松(接触数在三周时间增为6.27),尽管输入病例完全隔离,发生二次暴发的概率可达到58.3%.考虑无症状感染输入的影响,我们得到了类似的结论.因...     

COVID-19疫情时滞模型构建与确诊病例驱动的追踪隔离措施分析

新型冠状病毒肺炎(COVID-19)疫情自暴发以来,众多研究者基于公开的疫情数据和经典的SEIR模型研究了疫情的发展趋势、传播风险等,为早期COVID-19疫情预测预警提供了重要的决策依据.本论文首先讨论在突发性传染病疫情发展期间,传染病数学模型是如何助力疫情防控的,能在公共卫生重大突发事件中发挥什么样的重要作用.然后集中介绍如何建立数学模型来刻画COVID-19疫情期间密切跟踪隔离措施的实施以及措施强度的变化,重点讨论有症状感染者和确诊病例驱动的追踪隔离措施在建模上的异同,最后得到确诊病例驱动的COVID-19时滞非自治传染病模型.主要结论揭示了确诊滞后不仅能有效延迟感染者类峰值到来的时间,而且使得其出现多峰,甚至最终感染规模可能增大的现象,但是我国强有力的综合防控策略能够有效减缓确诊滞后带来的不利影响.这为分析复杂疫情数据提供了新的重要的模型参考.     

前言

正2020年初,一场病毒感染的肺炎疫情在中国武汉暴发,这是一种新型冠状病毒SARS-CoV-2引起的能在人际传播的疾病,2020年2月1 1日被世卫组织命名为COVID-19.面对疫情,全国人民团结一心全力抗击,无数白衣天使不惧危险奋战在挽救生命的第一线,无数科技工作者不辞辛苦拼搏在攻克COVID-19的征程上.在这些科技工作者中也不乏数学工作者的身影,他们根据医学原理和公开数据进行数学建模,通过动力学分析或统计学分析,结合优化算法等定量手段,试图揭示COVID-19的传播规律及其重要特征,评估治疗或防控     

具有跟踪隔离措施的新冠肺炎传播模型分析及应用

报道于2019年12月底的新型冠状病毒肺炎(COVID-19)疫情, 由于2020年春运期间人口的大规模流动, 使得其迅速蔓延.自2020年1月23日起, 我国采取了各种措施使得疫情得到了有效的控制, 例如武汉封城、确诊病例的密切接触者跟踪隔离、湖北人员的居家隔离等.该文基于COVID-19在山西省的实际传播情况, 建立了具有输入病例和确诊病例密切接触者跟踪隔离的动力学模型.在不考虑输入病例的情况下, 分析了模型的动力学行为.利用山西省COVID-19病例数据, 计算了实时再生数, 发现山西省2020 年1月25日全省封村封街道有效控制了COVID-19疫情的传播, 即实时再生数小于1, 从宏观角度验证了防控措施的有效性.进一步通过模型的数值拟合得到: 早期染病者隔离14天的防控策略是合理有效的; 武汉封城时间越早, 染病者的规模越小; 跟踪隔离到大量确诊病例的接触者时, 染病者的规模越小.     

新冠肺炎网络舆情的启示:复工复产的文本挖掘与分析

统筹推进新冠肺炎疫情防控和复工复产,既是一场大战,也是一场大考.以统筹推进复工复产为主题,采集了2020年2月1日至7日网络舆情数据,经筛选得出11个热点话题,采用有向聚类的方法将11个热点话题分为5类,运用词云、关联规则、复杂网络、文本倾向性分析等数据挖掘与可视化技术,着重描绘了话题的热度差异、内容特征、关联关系以及倾向趋势,从而对这7天内民众对话题的关注特征进行刻画,并给出适当建议.     

关于大规模使用康复者血浆治疗COVID-19重症患者的模拟研究

在全国范围内尤其是湖北开展的空前严格的防控措施已在很大程度上控制了COVID-19疫情,重症和危重症患者的有效治疗成为新的防疫焦点,国家卫健委已正式将康复者血浆治疗作为重症危重症患者的一种治疗方案.考虑到该传染病正在全球蔓延,在没有有效治疗方案的情况下,通过模型仿真来研究康复者血浆治疗的有效性及大规模使用该治疗方案可能存在的挑战具有非常重要的意义.本文以湖北省COVID-19疫情和防控措施为实际背景,建立了一个包含治疗-捐血-库存动力学的康复者血浆治疗数学模型,基于公开的疫情数据对模型的未知参数进行估计,通过敏感性分析研究血浆治疗可成功救治的重症患者人数,研究大规模使用血浆治疗的复杂性.研究结果显示符合捐献条件的康复者的血浆捐献概率对最终减少的死亡人数有重要影响.若血浆治疗死亡比例的降幅是80%,如果10%的康复者满足血浆捐献条件,当血浆捐献者捐献血浆的概率从10%上升到40%时,可以成功救治的重症患者数量可从879上升至1382,若25%的恢复者满足血浆捐献条件,40%的潜在血浆捐献者捐献血浆便可成功救治重症患者2000人以上.文章结论指出了扩大宣传、公开招募血浆捐献者的重要意义.