疫情发展模型_国内疫情防控有成效、复工需加强防护!Python搭建新冠肺炎预测模型全解读

——1——新智元报道编辑:紫苑·[新智元简介]新皇冠病毒流行后恢复工作已成为当务之急。然而,病毒尚未消散,风险平衡面临不确定性。尽管传统的机器学习模型能够准确地拟合历史数据,但由于其与疾病传播机制分离,外推预测的可靠性较低。与以往的疾病传播模型不同,南芪仙策模型通过模拟疾病的发展,能够更好地模拟潜伏期和无症状感染。“新智元急着雇用首席作家、编辑、运营经理、客户经理,或者浏览文章末尾的二维码了解详情“在新的冠状病毒流行后恢复工作已成为当务之急。然而,病毒尚未消散,风险平衡面临不确定性。如果未来疫情趋势能够准确预测,将为制定恢复计划提供有效的帮助。尽管传统的机器学习模型能够准确地拟合历史数据,但由于其与疾病传播机制分离,外推预测的可靠性较低。另一方面,在传染病领域提出的传播模型正好相反。它主要依靠疾病传播机制进行演绎,但其拟合历史数据的能力较弱。不同的疾病会得到相似的结论,但缺乏特异性。最近,南汽先策通过强化学习整合传染病传播机制和数据拟合,利用自主开发的宇宙平台构建传播模型,并基于横琴先进智能计算平台提供人工智能计算资源,实现对新冠状病毒疫情的60天预测,为疫情防控提供决策支持。在线预览预测结果:http://ncov.polixir.ai
值得注意的是,目前人工智能领域常用的深度学习模型是黑箱模型,这使得人们很难理解内部的操作过程,也很难将人类总结的知识注入到模型中。南汽先策构建的模型是基于Python代码构建的一个模型框架。代码中有许多未确定的参数,然后系统最终从历史数据中确定这些参数来完成模型的训练。这样,模型的运行过程可以被人们充分理解,人们的知识可以通过编写代码写入模型。与以往的疾病传播模型不同,南芪仙策模型通过模拟疾病的发展,能够更好地模拟潜伏期和无症状感染。最后,基于横琴先进智能计算平台的密集学习和丰富的智能计算能力,该传播模型可以在只有确诊病例数据的情况下,推断出潜在感染人数、接触感染率等未知因素,从而可以在不同防控力度的预设条件下进行长期预测该模型符合数据趋势:非先前传播模型输出的平滑曲线基于1月17日至2月17日的开放数据训练模型,可以观察到模型对数据的学习能力下图以新加坡、日本和两个主要沿海经济省份的数据为例,将实际数据与模型的学习结果进行了比较。可以看出,该模型并不像以前的传播模型那样输出简单的平滑曲线,而是更符合数据的趋势。

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5-海外疫情形势严峻,尤其是日本的传播模式可以在未来60天内继续运作,而该模式中的一个重要参数,即日人均联系人数,可以成为防控调整的重要决策变量。防控力度越大,人均接触人数越少,反之亦然。因此,利用该模型的推理能力,可以在不同的防控措施下预测疾病的未来发展。新加坡和日本尚未采取有效的预防和控制措施。以下是对这两个国家缺乏预防和控制以及三种不同努力中人均接触人数的推断。

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从上图可以看出,如果没有预防和控制,根据扣除结果,累计确诊病例数增加了四倍,增加的感染人数增加了两倍多,潜在感染人数在30天内增加了四倍。确诊病例的数量将在60天内激增。控制努力达到人均15人可以减缓确诊病例的增长率,但仍不能达到阻断疫情的效果。如果控制努力达到人均10人或更少,确诊病例的数量将继续下降。人均接触人数从10人减少到5人,将使这一流行病的结束日期提前约30天。——7——日本的疫情比新加坡更严重如果没有预防和控制,30天内的累计确诊病例数可能会增加10倍并继续加速。与新加坡相似,如果控制努力达到每人10或5人,疫情将得到控制。人均接触5人的控制效果将更加显著。从新加坡和日本政府的角度来看,如果他们采取不加控制的态度,疫情很可能会发展到无法控制的程度,这也将对经济造成致命的损害,并使公民付出生命的代价。为什么新的冠状病毒具有如此快速的传播能力?其中一个关键原因是,病毒感染后的潜伏期可达14天甚至更长,而且在潜伏期内也可能具有传染性。这种无症状的潜伏感染使得病毒的传播变得难以捉摸。疾病的发展过程在南芪仙策模型中被模拟,因此该模型可被观察以推断潜在感染的规模。

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上图显示了历史日期范围以及未来60天内潜在感染的数量从这个数字可以推断,目前新加坡可能有近150例潜伏感染,日本可能有500例潜伏感染。这些潜在感染者中的一些人可能根本没有症状,但他们都将成为病毒的携带者,导致更广泛的感染传播。总的来说,如果新加坡和日本不采取严格的防控措施,将来可能会爆发疫情。中国疫情防控取得显著成效。中国采取的检疫措施取得了显著成效,新诊断病例数量日益减少。下图以两个主要省份为例,推导出两种控制措施(即每人每天10人和5人)下未来60天的疫情变化

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可以看出,当人均每日联系人数控制在5人以下时,预计下周新确诊病例数将降至一位数,疫情将在4周内完全结束。然而,放松控制可能会推迟疫情的结束日期。复工后应加强预防和控制,有序逐步复工效果更好。目前,国家采取了强有力的预防和控制政策,这显然是一个正确的决定,将很快结束疫情。控制措施也会抑制经济发展,同时抑制疫情。经济活动的恢复肯定会促进人员接触,增加疫情的风险。利用模型的演绎能力,可以预测不同恢复时间对疫情的影响。为了模拟恢复工作,恢复工作前的日平均联系人数设置为不超过5,而恢复工作后的日平均联系人数设置为15。以2月20日、2月24日、2月28日和3月2日这四个复工日期为例,复工时联系人数会增加。下图显示了疫情的变化。显然,推迟恢复工作将有助于控制疫情,但经济损失将更大。逐步恢复工作是平衡流行病控制和经济复苏的更好方法。通过逐步增加指的是模拟逐步恢复工作的联系人数,并在上述四个恢复日期逐渐增加联系人数到7、9、11和13。从下图可以看出,逐步增加接触人数的曲线仍能有效控制疫情,也有利于经济生产活动的早日恢复。

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从上图也可以看出,不同省份之间存在一定的差异。应结合更多信息来制定有针对性的恢复计划。同时,预测结果也表明疫情尚未结束,有必要加强防护,正确佩戴口罩,加强日常消毒,尽量减少不必要的人员接触。潜伏感染人员仍然存在,我们不能放松警惕。南汽先策是南京大学人工智能创新研究所孵化的一家专门从事智能决策的新兴人工智能公司。它以强化学习、环境模拟、策略转移和自动机器学习等独特开放环境下的独立决策核心技术为基础,突破了依赖人工设计的传统决策技术的局限,实现了通用智能决策的落地,并成功应用于智能制造、仓储物流、电子商务推荐、精准营销等各种商业场景。南汽先策致力于为各行业提供智能决策平台服务,实现复杂现实环境下的智能优化决策新智元紧急聘请首席作家、编辑、运营经理、客户经理,或扫描二维码了解详情:

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