In Response to COVID-19: Configuration Model of the Epidemic Spreading
提出了一种基于无标度网络的传染病传播结构模型。我们得到的解析解描述了传染病传播的不稳定和稳定的动力学，并演示了如何这些制度可以在流行病的交换。我们将该模型应用于COVID-19病例，并展示了我们模型的预测特征。
2020-07-08 physics.soc-ph q-bio.PE q-bio.QM
A data-driven analysis on the mediation effect of compartment models between control measures and COVID-19 epidemics
本文利用SEIR-QD仓室模型拟合127个国家/地区第一波COVID-19疫情数据，通过中介分析揭示仓室模型在控制措施与疫情动态之间的中介效应，并与线性和神经网络回归结果对比，深化了对控制措施强度与疫情动力学内在关联的理解。
2023-09-22 physics.soc-ph q-bio.PE
Periodic recurrent waves of Covid-19 epidemics and vaccination campaign
虽然了解新冠肺炎疫情的周期性复发波将有助于抗击大流行病，但缺乏对疫情爆发后两年期间数据的定量分析。Covid-19复发波的复杂性与i）为减缓流行病传播而实施的遏制措施ii）病毒基因突变率及iii）通过接种疫苗实施的宿主可变免疫反应的同时作用有关。这项工作的重点是大规模疫苗接种和基因变异对复发波的影响，在一个有代表性的国家实施缓解和疫苗接种战略的情况下。传播速率是通过繁殖数Rt（t）和倍增时间Td（t）之间的比率（称为RIC指数）和每日死亡数来衡量的。通过小波分析研究了Covid-19流行病的动态，并用3D空间中的非线性螺旋涡表示，其中RIC指数和死亡人数都随时间变化。周期性回归波的开始已被确定的过渡从收敛到发散轨迹的螺旋涡。我们报告了120天的复发波的主要时期和疫苗接种运动后这一时期的延长
2022-06-07 physics.soc-ph q-bio.PE
Inversion of a SIR-based model: a critical analysis about the application to COVID-19 epidemic
利用COVID-19大流行病的官方国际数据校准SIR（易感-感染-传播）模型提供了一个很好的例子，说明了逆问题解决方案固有的困难。逆建模是建立在离散反问题的框架，明确考虑的作用和数据的相关性。结合模型的物理特性，本文讨论了SIR模型参数的数值校准问题，讨论了国际权威机构提供的数据中的不确定性，它们如何影响校准模型参数的可靠性，并最终影响模型预测的可靠性。
2020-06-08 physics.soc-ph q-bio.PE
Superposition of waves for modeling COVID-19 epidemic in the world and in the countries with the maximum number of infected people in the first half of 2020
2020年上半年，基于逻辑离散方程系统，对全球及美国、巴西、俄罗斯、印度等感染人数最多的国家进行了COVID-19疫情传播的数学建模。结果表明，对于采取强限制措施的国家，COVID-19的传播符合一个容量较小的单波，而对于违反限制措施的一些国家，疫情的传播符合一个波叠加。对于人口混合较多的国家来说，今天的疫情传播也符合单一浪潮，但具有巨大的容量值（巴西-8 000万人，印度-4 000万人）。我们估计，当今世界的流行病传播可分为5波。前两波是由中国的疫情传播引起的（第一波-在武汉），第三波-由欧洲国家的疫情传播引起的，第四波主要是由俄罗斯和美国的疫情传播引起的，第五波主要是由拉丁美洲和南亚的疫情传播引起的。这是第五波，导致冠状病毒疫情COVID-19的传播进入新阶段，感染人数增加超过10万居民。对于所有研究的国家和世界，对于每个叠加波，计算波容量和增长指标。确定波的局部峰值及其结束时间。这是第五波导致COVID-19传播进入新阶段的事实，感染人数增加超过10万居民。对于所有被检查的国家和整个世界，对于每个叠加波，我们计算了波容量和感染者增长指数。
2020-07-05 physics.soc-ph q-bio.PE
A Data-Driven Network Model for the Emerging COVID-19 Epidemics in Wuhan, Toronto and Italy
持续的2019冠状病毒病（COVID-19）大流行威胁人类健康并造成巨大经济损失。建立预测模型和预测流行趋势对于制定缓解这一流行病的对策至关重要。我们开发了一个网络模型，其中每个节点代表一个个体，边缘代表感染可能传播的个体之间的接触。这些人根据他们每天接触的人数（他们的节点程度）和他们的感染状态进行分类。使用马尔可夫链蒙特卡罗（MCMC）优化算法，将传播网络模型分别拟合到武汉（中国）、多伦多（加拿大）和意大利共和国的COVID-19疫情报告数据。我们的模型很好地拟合了这三个地区，置信区间很窄，可以适用于模拟其他特大城市或地区。关于遏制战略作用的模型预测可帮助公共卫生当局规划控制措施。
2020-05-28 physics.soc-ph q-bio.PE
Interplay of social distancing and border restrictions for pandemics (COVID-19) via the epidemic Renormalisation Group framework
我们证明，流行病重新正常化组的方法，大流行病提供了一个有效的和简单的方法来调查疾病传播的动态和世界不同地区的蔓延。该框架还允许对旅行限制和社交距离措施对全球流行病传播的影响进行可靠预测。我们在报告的病例上测试和校准它，同时揭示了全球不同地区新感染病例相对高峰延迟的机制。我们发现，在推迟疫情高峰方面，社交距离措施比跨境旅行限制更有效。我们还提供了与房室模型的链接，例如简单的和历史悠久的类SIR模型。我们还展示了如何概括的框架，以占世界上几个地区的相互作用，取代或补充大规模的模拟。
2020-05-11 physics.soc-ph q-bio.PE
Estimating, Monitoring, and Forecasting the Covid-19 Epidemics: A Spatio-Temporal Approach Applied to NYC Data
我们提出了一个SEIR类型的元种群模型来模拟和监测COVID-19疫情的演变。基本模型由七个部分组成，即易感（S）、暴露（E）、三个感染类别、恢复（R）和死亡（D）。我们在m个不同的空间位置为n个年龄和性别组定义这些隔间。因此，对于每个年龄组，性别和地点，所产生的模型具有所有流行病学类。它们之间的混合是通过依赖于时间的感染率矩阵来完成的。该模型使用纽约市及其行政区每日新增感染的曲线进行校准，包括人口普查数据，以及每个年龄段的感染，住院和死亡比例。我们最终得到了一个模型，该模型与报告的曲线相匹配，并准确预测了不同地区和年龄段的感染信息。
2020-11-17 physics.soc-ph q-bio.PE
A parsimonious description and cross-country analysis of COVID-19 epidemic curve
在特定国家，第一波COVID-19疫情的累计死亡人数随时间呈S形曲线。在大多数情况下，该曲线可以很好地用Gompertz函数来描述，该函数由两个基本参数来表征，即初始增长率和第一波流行病消退时的衰减率。这些参数是由社会经济因素和制止流行病的对策决定的。Gompertz模型意味着总死亡人数以指数方式依赖于这些比率之间的比率，因此非常敏感。在这个框架中，瑞典和挪威和许多其他国家的第一波流行病的显着不同的流行曲线进行了分类和讨论，并讨论了它们的有用性规划的缓解战略。
2020-08-06 physics.soc-ph q-bio.PE q-bio.QM
A quantitative framework for exploring exit strategies from the COVID-19 lockdown
在许多国家采取了高度限制性措施以抗击目前的流行病之后，感染SARS-CoV-2的人数和相关的死亡人数正在稳步下降。这一事实，加上不可能无限期地维持封锁，提出了一个关键问题，即是否有可能根据定量分析设计一个退出战略。严格的数学结果的指导下，我们表明，这确实是可能的：我们提出了一个强大的数值算法，它可以计算的累积死亡人数，将发生的接触的数量增加了一个给定的倍数的结果，作为输入，只有最可靠的所有可用的数据在锁定期间，即累积死亡人数。
2020-08-03 physics.soc-ph q-bio.PE
A numerical simulation of the COVID-19 epidemic in Argentina using the SEIR model
一场由新型冠状病毒引起的大流行病在全球蔓延，影响到了阿根廷。我们实施了一个SEIR模型来分析疾病在布宜诺斯艾利斯和邻近城市的演变。使用官方报告的伤亡人数校准模型参数。由于无限的解决方案尊重的数据，我们显示不同的情况。在所有这些地区，繁殖率$R_0$在早期封锁后下降，但随后上升，可能是由于人口密集的贫民窟的传染增加。因此，必须通过应用控制策略来扭转$R_0$的这种增长趋势，以避免大量的感染和死亡个体。该模型提供了一个有效的过程来估计流行病参数（死亡率，传播概率，感染和潜伏期）和监测控制措施在流行病的演变。
2020-07-15 physics.soc-ph q-bio.PE
What the reproductive number R_0 can and cannot tell us about COVID-19 dynamics
生殖数R_0（及其在初始疾病出现R后的值）长期以来一直被用来预测病原体入侵的可能性，衡量流行病的潜在严重程度，并制定干预政策。然而，经常被忽视的复杂性已经在度量的使用方面产生了混乱。这一点在新出现的大流行性病毒SARS-CoV-2（COVID-19的病原体）中尤为明显。我们解决了其中的一些误解，即R如何随时间变化，随空间变化，并通过引用R的数学定义和当前流行病的例子与流行病规模相关。我们希望，更好地理解R的用途、细微差别和局限性，有助于更好地理解SARS-CoV-2背景下的流行病传播、流行病严重程度和干预措施的效果。
2020-06-25 physics.soc-ph q-bio.PE
Management strategies in a SEIR model of COVID 19 community spread
2019年新型冠状病毒感染（COVID 19）是国际关注的持续公共卫生紧急事件。尽管（或可能因为）疫情是前所未有的全球威胁，但我们对COVID 19流行病学、传播动力学、调查工具和管理的了解仍存在重大差距。积极的一面是，目前对流行病过程的了解足以建立数学预测模型。在我们的工作中，我们调整了传统的SEIR流行病模型，以适应COVID 19在年龄异质社区中传播的特定动态分区和流行病参数。我们分析了流行病课程的管理策略（因为它们是通过美国许多州和世界各国的封锁和重新开放程序实施的）;然而，为了更清楚地说明这些想法，我们重点介绍了一个小规模大学城社区的例子，以及纽约州引入控制措施的时间轴。我们在可持续发展的背景下进行预测，并评估这些控制措施（关闭，流动限制，社交距离）的效率。
2020-11-27 physics.soc-ph q-bio.PE
Modelling provincial Covid-19 epidemic data in Italy using an adjusted time-dependent SIRD model
在本文中，我们使用意大利卫生部的官方数据，结合从地区当局每日官方新闻发布会和当地报纸网站提取的数据，开发了一个意大利省级（即欧盟NUTS-3）COVID-19感染传播的预测模型。该整合主要涉及COVID-19导致的特定死亡数据，这些数据在NUTS-3级别无法从公开的官方数据渠道获得。一个调整后的时间依赖SIRD模型被用来预测流行病的行为，特别是易感，感染，死亡和康复的人数。预测模型的性能进行评估，使用与实际数据的比较。
2020-06-02 physics.soc-ph q-bio.PE stat.AP
A Novel Methodology for Epidemic Risk Assessment of COVID-19 outbreak
我们提出了一个新的数据驱动的框架，用于评估一个地理区域的先验流行病风险，并确定一个国家内的高风险地区。我们的风险指数被评估为三个不同组成部分的功能：疾病的危害，该地区的暴露和其居民的脆弱性。作为应用，我们讨论了意大利爆发的COVID-19疫情。我们使用现有的历史数据，空气污染，人类流动，冬季温度，住房集中，医疗保健密度，人口规模和年龄的20个意大利地区的特点。我们发现，与意大利中部和南部相比，北部一些地区的流行病风险更高。相应的风险指数显示了与感染者人数、重症监护患者和死亡患者人数的现有官方数据的相关性，并有助于解释为什么伦巴第、艾米利亚-罗马涅、皮埃蒙特和威尼托等地区比该国其他地区遭受的痛苦要多得多。尽管2019冠状病毒病疫情几乎同时在意大利北部（伦巴第大区）和中部（拉齐奥大区）爆发，但当首批病例于2020年初被正式认证时，该疾病在疫情风险较高的地区传播更快，后果更严重。我们的框架可以扩展并在其他流行病数据上进行测试，例如季节性流感，并应用于其他国家。我们还提出了一个政策模型与我们的方法，这可能有助于政策制定者采取明智的决定。
2021-01-22 physics.soc-ph q-bio.PE
Covid-19 epidemic under the K-quarantine model: Network approach
新型冠状病毒肺炎（COVID-19）大流行正在全球范围内持续，其造成的破坏是前所未有的。为了预防，韩国采取了局部隔离策略，而不是全球封锁。这种方法不仅最大限度地减少了经济损失，而且还有效地防止了疾病的传播。在这项工作中，COVID-19在当地隔离措施下的传播是使用复杂网络上的易感-暴露-隔离-隔离模型建模的。在这种网络方法中，连接到孤立的人的链接被断开，然后在释放时恢复。这种联系的动态导致时间依赖的繁殖数量。对网络进行数值模拟，根据经验数据估计反应速率。随后再现了累计确诊病例数的时间模式。结果显示，大量无症状感染者因与感染者一起隔离而被检出。此外，还考虑了当地隔离措施和社交距离中断可能造成的后果。
2020-12-30 physics.soc-ph q-bio.PE
Temporal data series of COVID-19 epidemics in the USA, Asia and Europe suggests a selective sweep of SARS-CoV-2 Spike D614G variant
2019冠状病毒病大流行始于中国武汉，并导致2019冠状病毒病病原体SARS-CoV-2的RNA病毒在全球传播。由于其突变率、广泛的地理分布和宿主反应差异，这种冠状病毒目前正在演变成一系列具有不断增加的遗传多样性〈动〉<动>的菌株。大多数变异对疾病传播和症状严重程度显然具有中性影响。然而，在负责宿主细胞附着和侵袭的病毒刺突蛋白中，含有位置614处的氨基酸D至G的取代（D 614 G）的出现的变体被认为增加病毒感染能力。为了测试这种变异是否具有流行病学影响，在美国、亚洲和欧洲比较了614位携带D或G的SARS-CoV-2样本的时间分布。比较了流行早期和晚期的流行曲线。在早期阶段，在遏制措施尚未完全实施的情况下，病毒变体应该是不受约束的，其生长曲线可能近似于自由病毒动力学。我们的分析显示，在美国、亚洲和欧洲，D 614 G流行率与COVID-19流行曲线的增长率相关。我们的研究结果表明，选择性扫描，可以解释，至少部分地，通过这种变体的传播优势，换句话说，D 614 G的分子水平的影响有足够的人口传播动力学的影响，检测到的流行病增长曲线的速率系数的差异。
2020-06-20 physics.soc-ph q-bio.PE
Epidemic parameters for COVID-19 in several regions of India
报告了对2020年4月期间印度不同地理区域病例和死亡病例的公开时间序列的贝叶斯分析。研究发现，感染最初明显的快速增长可能部分是由于混杂因素，如疾病监测的最初快速增长。一个简短的讨论给出的谬误，如果出现这种可能性被忽视。4月10日之后的增长与时间无关，但与区域相关的指数一致。由此，使用已知病例和死亡率提取R 0。在许多情况下，这两个估计值被认为是一致的;对于这些CFR报告。可以看出，CFR和R 0一起增加。一些公共卫生的影响，这一观察进行了讨论，包括目标加倍间隔，如果医疗设施是保持足够的。
2020-05-18 physics.soc-ph q-bio.PE
The short-term seasonal analyses between atmospheric environment and COVID-19 in epidemic areas of Cities in Australia, South Korea, and Italy
COVID-19疫情对健康的影响受到广泛关注。疾病风险评估、预测和预警已成为一个重要的研究领域。以前的研究表明，空气质量和疾病之间存在联系。利用澳大利亚、韩国和意大利3个国家的大气环境数据、已证实的病例数据和基于拟泊松回归的分布滞后非线性模型（DLNM），研究了大气环境对基本生殖数（R $_0$）的影响。结果表明：气温和湿度对短期R $_0$具有滞后性和持续性，季节因子对R $_0$具有明显的装饰作用。PM $_{10}$是影响超额发病率的主要污染物。此外，作为扰动因子的O $_3$、PM $_{2.5}$和SO $_2$具有明显的累积效应。这些结果为环境与COVID-19之间的相关性提供了有益的知识，可指导疾病数据的前瞻性分析。
2020-05-23 physics.soc-ph q-bio.PE
Confinement strategies in a simple SIR model
我们提出了一个简单的SIR模型，以调查最致命的流行病的各种限制策略的影响。我们的做法是受当前COVID-19疫情的推动。主要的假设是存在两个易感人群，一个是服从隔离的人群，其感染率不超过1，另一个是由于各种需要而不被隔离的人群，其感染率可能更高。该模型，最初制定为一个微分系统，离散化后的一个特定的程序，离散系统作为一个积分器的微分之一。我们的模型经过校准，以符合在COVID-19疫情中观察到的情况。尽管我们的模型结构非常简单，但仍可以得出几个结论。第一，仅仅通过分析流行病全面爆发时的数据，不可能查明流行病的起源。结果很可能是，这一流行病在变得明显之前几个月就已经蔓延到世界相当大的一部分地区。关于禁闭情景，我们所有模拟的一个普遍特征是，放松封锁限制会导致疫情死灰复燃。因此，我们寻求第二次流行高峰低于第一次流行高峰的条件。这在所考虑的所有情况下都是可能的（突然、渐进或逐步退出），但通常渐进退出可以比突然退出更早开始。然而，当渐进退出完成时，总的限制时间没有太大的不同。从我们的结果来看，最有希望的策略是逐步退出。事实上，它的实施可能是相当可行的，大部分人口（不包括脆弱群体）同时离开，但遵守严格的距离限制。
2020-04-20 physics.soc-ph q-bio.PE
A Two-Phase Dynamic Contagion Model for COVID-19
本文基于Dassios和Zhao（2011）提出的动态传染模型，提出了一个连续时间随机强度模型，即两阶段动态传染过程（2 P-DCP），用于模拟COVID-19的流行病传染，并研究封锁效应。它允许个体传染性的随机性，而不是标准模型所假设的恒定的繁殖数。根据各区域和国家的实际数据，推导和估计了关键的流行病学量，如最终流行规模的分布和预期的流行持续时间。对每个国家或区域干预效果的相关时滞进行了估计。我们的结果与最近医学研究发现的COVID-19的潜伏期一致。我们证明，我们的模型可能成为COVID-19建模的有价值的工具。更重要的是，所提出的2 P-DCP模型也可以被用作流行病学建模的重要工具，因为这种类型的传染病模型具有非常简单的结构，足以描述区域流行病和全球流行病的演变。
2020-06-11 physics.soc-ph q-bio.PE
A systematic review of COVID-19 epidemic models with endogenous human behaviour. What's next?
University of Pisa（比萨大学）；University of Florence（佛罗伦萨大学）；Bocconi University（博科尼大学）；University of Trieste（的里雅斯特大学）；Queen Mary University of London（伦敦大学玛丽女王学院）；University of Waterloo（滑铁卢大学）；IRTA-Leonardo, Istituto di Ricerca sul Territorio e l’Ambiente（领土与环境研究所（IRTA-Leonardo））
本文系统综述了内源性人类行为的COVID-19传播模型，发现数据使用扩大但行为数据有限、模型结构创新不足，并提出加强数据基础设施、AI和跨学科合作等建议。
2026-06-12 physics.soc-ph q-bio.PE
Analysis of COVID-19 in India using vaccine epidemic model incorporating vaccine effectiveness and herd immunity
尽管我们手头有一些疫苗，但COVID-19将继续对人类构成威胁，直到我们通过自然群体免疫和通过全民接种实现全面免疫达到地方病状态。然而，疫苗作为一种实用工具，可减少持续的COVID-19疫情在全球范围内造成的大规模公共卫生问题和新出现的经济后果，而疫苗效力正在减弱。本文提出并分析了一个考虑疫苗接种率和疫苗衰减率的SEIRV流行病模型。研究了该模型的动力学性质，得到了无病平衡态的条件。此外，该分析扩展到研究COVID-19在印度的传播，考虑疫苗的可用性和相关的关键参数，如疫苗接种率，疫苗有效性和疫苗对决定这一流行病的新兴命运的影响减弱。我们还讨论了人民中接种疫苗的个人产生群体免疫的条件。我们的研究结果强调了疫苗的重要性，加强疫苗接种在保护人们免受感染方面的有效性，以及它们在流行病和大流行病建模中的重要性。
2022-08-25 nlin.AO physics.soc-ph q-bio.PE
Inferring incubation period distribution of COVID-19 based on SEAIR Model
为了减少传统的基于调查的方法的偏差，本文提出了一种基于流行病模型的方法，利用公开报告的确诊病例数来推断COVID-19的潜伏期分布。我们构建了一个流行病模型，即SEAIR，并利用SEAIR描述的动态传播过程，估计在8个受影响的国家暴露个人每天的发病概率。基于该等估计，COVID-19的一般潜伏概率分布已被揭示。该方法可以避免传统的基于调查的方法的一些偏见。然而，由于该方法基于几何模型的性质，推断结果对参数的设置有些敏感。因此，应在对所研究的流行病有一定了解的基础上，合理运用该方法。
2020-07-22 physics.soc-ph q-bio.PE
Importance of suppression and mitigation measures in managing COVID-19 outbreaks
我使用一个简单的流行病过程数学模型来评估四个基本量：繁殖数（R）、敏感个体（S）和传染性个体（I）的数量以及总社区规模（N）如何影响控制COVID-19的策略。数值模拟表明，在流行病开始时采取严格的抑制措施可以产生低传染性数字，此后可以通过更长时间的缓解措施来管理，以使流行病曲线变平。抑制措施越强，就能越快地实现有利于后续管理的低感染率。我们讨论了这种分析的预测，以及它如何适应长期的措施序列，包括使用群体免疫概念来利用获得性免疫。
2020-05-07 physics.soc-ph q-bio.PE
Modelling Excess Mortality in Covid-19-like Epidemics
我们开发了一个基于代理的模型，以评估各种非药物干预策略在假设的COVID-19样流行病期间的累计死亡人数。我们考虑了疾病传播的本地和非本地模式。第一种模拟通过居住地附近的社会接触传播，第二种模拟通过公共场所的社会接触传播：学校、医院、机场等，很多人聚集在一起，他们生活在遥远的地理位置。将传染病传播建模为随机几何网络上的离散时间随机过程。我们使用Monte-Carlo方法进行模拟。作出以下假设。基本繁殖数为2.5，感染期约为10天。感染导致SARS的病例约占1%，除非患者接受适当的治疗，否则可能导致呼吸系统衰竭和死亡。医疗保健系统的能力由呼吸机或重症监护病床的可用性模拟。模型中的一些参数，如死亡率或每10万居民的呼吸系统呼吸机数量，被选择来模拟美国和波兰的真实值。在模拟中，我们比较“什么都不做”的策略与缓解策略的基础上，社会距离和减少社会混合。我们研究前疫苗时代的流行病，那时免疫力只能通过感染获得。该模型仅适用于再感染罕见且可以忽略的流行病。模拟结果表明，在早期阶段过于减缓流行病发展的战略，从长期来看并不能显著减少死亡总数，反而会延长流行病的持续时间。特别地，其中锁定被保持一段时间然后被完全释放的~混合策略是低效的。
2020-11-13 physics.soc-ph q-bio.PE
Assess the impacts of human mobility change on COVID-19 dynamics in Arizona, U.S.: a modeling study incorporating Google Community Mobility Reports
2020年6月，美国亚利桑那州，在5月中旬取消居家令后，香港成为2019年全球最严重的冠状病毒病（COVID-19）疫情点之一。然而，随着重新实施限制的决定，COVID-19病例数量一直在下降，亚利桑那州被认为是减缓疫情的良好模式。在本文中，我们旨在研究亚利桑那州的COVID-19情况，并评估人类流动性变化的影响。我们构建了流动性整合的集合种群易感-传染-移除模型，并拟合了亚利桑那州COVID-19病例和流动性变化的公开数据集。我们的模拟表明，通过减少人员流动，高峰时间被推迟，最终疫情规模在所有三个地区都有所下降。我们的分析表明，快速有效的决策对于控制人员流动以及COVID-19疫情至关重要。在疫苗问世之前，可能需要考虑在亚利桑那州及其他地区重新实施流动限制，以应对新冠肺炎病例的增加。
2020-09-04 physics.soc-ph q-bio.PE
Some numerical observations about the COVID-19 epidemic in Italy
我们给出了一些数字观察感染的SARS-CoV-2在意大利的总人数。分析是基于双曲正切公式，涉及两个参数。参数之间的多项式相关性给出了新感染的峰值时间的上限。的上限的时间变化的数值指标。在结论中讨论了结果和将分析扩展到其他国家的可能性。
2020-04-11 math.DS physics.soc-ph q-bio.PE
Modeling Control, Lockdown \& Exit Strategies for COVID-19 Pandemic in India
COVID-19是一种病毒性传染病，已迅速成为全球大流行病，感染了数百万人，全球死亡人数众多。这种疾病的症状差别很大。根据症状，感染者大致分为两类，即无症状和有症状。无症状的人表现出轻微或没有症状，但继续将感染传播给其他健康的人。无症状感染的这一特殊方面构成了管理和控制传染病传播的主要障碍。在本文中，我们试图在各种干预策略下对COVID-19在印度的传播进行数学建模。我们认为SEIR型流行病学模型，与印度特定的社会接触矩阵代表接触结构之间的人口的不同年龄组。各种因素的影响，如渐近个人的存在，封锁策略，社会距离的做法，隔离，和住院的疾病传播进行了广泛的研究。我们模型的数值模拟与印度截至2020年5月15日的COVID-19真实数据相匹配，以估计模型参数。我们的分区锁定模型被认为对2020年7月20日做出了不错的预测。
2020-07-22 physics.soc-ph q-bio.PE
Contact rate epidemic control of COVID-19: an equilibrium view
我们考虑通过标准SIR分区模型控制COVID-19疫情。这种控制是由个人限制其社会互动的决定的集合引起的：当流行病正在发生时，个人可以减少他/她的接触率以避免被感染，但这种努力是以社会代价为代价的。如果每个人都降低自己的接触率，疫情消失得更快，但努力成本可能很高。形成了种群水平的均场纳什均衡，导致病毒的有效传播率较低。我们从理论上证明了平衡的存在，并进行了数值计算。然而，这种均衡选择了一个次优的解决方案相比，社会最优（一个集中的决定完全尊重所有个人），这意味着无政府状态的成本是严格的积极。我们提供了数值示例和敏感性分析，以及对SEIR房室模型的扩展，以解释COVID-19疾病相对较长的潜伏期。在所有考虑的问题中，个人和社会策略之间的分歧既发生在流行病高峰之前，由于个人的恐惧，也发生在流行病高峰之后，当一个重要的传播仍在进行中时。
2020-05-10 math.OC physics.soc-ph q-bio.PE
A new SEIR type model including quarantine effects and its application to analysis of Covid-19 pandemia in Poland in March-April 2020
接触者追踪和隔离是成熟的非药物流行病控制工具。该文件旨在阐明该等措施对COVID-19疫情的影响。引入了一个新的确定性模型（SEIRQ：易感，暴露，传染，删除，隔离）与Q室捕获个人和释放他们的延迟。我们得到了一个简单的规则定义的再生数$\mathcal{R}$的检疫参数，诊断病例的比率和传输参数。该模型应用于2020年3月至4月波兰的疫情，当时采取了社交距离措施。我们调查了3种情况对应于不同比例的诊断病例。我们的研究结果表明，根据不同的情况，接触者追踪可以预防50%到90%以上的病例。隔离的效果受到未确诊病例比例的限制。考虑到波兰在采取社会限制措施之前的传播强度，如果不采取任何社会距离措施，就不可能控制这一流行病。
2020-05-29 physics.soc-ph q-bio.PE
Network-based Prediction of COVID-19 Epidemic Spreading in Italy
SARS-CoV-2病毒最初出现在中国武汉市，随后几乎在全球范围内传播，导致大流行，在中国病例中，该病毒在接触网络上相当好地遵循SIR（易感-传染-隔离）流行模型。在本文中，我们调查的SIR模型对网络的预测精度也为意大利。具体来说，意大利地区是一个集合种群代表的网络节点和网络链接是这些地区之间的相互作用。然后，我们修改了基于网络的SIR模型，以考虑意大利政府在COVID-19传播的各个阶段采取的不同封锁措施。我们的研究结果表明，基于网络的模型更好地预测每日累计感染的个人时，随时间变化的锁定协议被纳入经典的SIR模型。
2020-10-27 cs.SI physics.soc-ph q-bio.PE
Emerging Polynomial Growth Trends in COVID-19 Pandemic Data and Their Reconciliation with Compartment Based Models
我们研究了2020年1月至5月在119个国家爆发的COVID-19大流行的报告数据。我们观察到，个别国家活跃病例的时间序列（确诊感染总数与报告死亡和康复病例总数之差）显示出与多项式增长的高度一致性，在后期流行阶段也显示出与指数衰减相结合的多项式增长。我们的结果也制定在隔间类型的流行病数学模型。在这些模型中，表征在晚期流行病阶段观察到的状态的通用标度可以被解释为相对繁殖数$R_0$的代数衰减为$T_M/t$，其中$T_M$是常数，$t$是流行病爆发的持续时间。我们展示了我们的研究结果如何应用于改善对报告的大流行数据的预测，并估计一些流行病参数。请注意，尽管该模型显示与报告的数据很好的一致，但我们并没有对流行病的实际规模做出任何声明，因为观察到的报告数据与人口中感染总人数的关系仍然是未知的。
2020-05-14 physics.soc-ph q-bio.PE
Epidemic model on a network: analysis and applications to COVID-19
我们分析了一个网络上的传染病模型，该网络由在节点处通过扩散耦合的易感染-感染-恢复方程组成。我们引入了一个流行病的标准，并检查不同的疫苗接种/遏制策略：我们证明，这是最有效的接种最高程度的节点。该模型还有助于评估解除监禁的情景，并防止所谓的第二波。该模型的参数很少，能够拟合数据和输入感染者的基本成分;这些特征对于当前的COVID-19疫情尤为重要。
2020-09-24 nlin.PS physics.soc-ph
Epidemic analysis of COVID-19 in Brazil by a generalized SEIR model
我们将应用广义SEIR模型研究巴西的COVID-19疫情。特别是，我们要解释对感染水平在很长一段时间内增加的预测，与该国人口最多的州的大规模局部疫情重叠。本文采用一个基于时间的动态SEIR模型，分析了中国疫情期间感染、康复和死亡的时间轨迹。该模型具有随时间变化的参数，并考虑非线性最小二乘法拟合。从2020年4月8日开始的模拟得出的结论是，巴西的高峰时间将在2020年7月21日，累计感染病例总数约为98.2万人;此外，预计最终死亡病例总数将达到19.2万人。此外，巴西将在7月中旬左右达到每日新增感染病例和死亡病例的高峰，每天有5万例感染病例和近6000例死亡病例。
2020-05-22 physics.soc-ph q-bio.PE
The role of mobility in the dynamics of the COVID-19 epidemic in Andalusia
集合种群模型一直是研究人口密集节点（城市、省、国家）网络上流行病传播的流行工具，并在持续的COVID-19大流行的背景下得到广泛应用。在目前的工作中，我们重新审视了这样一个模型，考虑到一个特殊的案例，即2020年夏秋期间西班牙安达卢西亚地区的案例（即，在第一和第二次大流行浪潮之间）。我们的目的是考虑纳入移动性的可能性，在全省节点集中在移动电话的时间依赖性数据，但也讨论了我们的情况下的例子与重力模型的比较，以及在没有流动性的动态。我们的主要发现是，流动性是定量了解第二波大流行病出现的关键，捕捉这一情况的最准确方法是动态（而不是静态）纳入基于手机数据的时间依赖流动性矩阵。没有流动性的替代办法无法捕捉到本文所考虑的集合种群模型背景下的数据所揭示的趋势。
2022-07-05 physics.soc-ph q-bio.PE
Modelling the spread of Covid19 in Italy using a revised version of the SIR model
在本文中，我们提出了一个模型来预测COVID-19疫情的传播，并将其应用于意大利的具体案例。我们从一个简单的易感、受感染、被感染（SIR）模型开始，并添加了一个条件，即在一定时间后，基本繁殖数$R_0$随时间呈指数衰减，正如世界数据所表明的那样。使用这个模型，我们能够再现流行病的真实行为，平均误差为5%。此外，我们说明了未来可能的情况下，与不同的间隔$R_0$。该模型自2020年3月初以来一直在使用，预测2020年4月意大利的疫情高峰约为10万例。疫情的真正高峰发生在2020年4月20日，有10.8万例活动病例。这一结果表明，该模型对意大利的情况具有预测能力。
2020-05-19 physics.soc-ph q-bio.PE
Stochastic social behavior coupled to COVID-19 dynamics leads to waves, plateaus and an endemic state
众所周知，人群异质性在流行病的传播中起着重要作用。虽然社会活动中的个体差异通常被认为是持久的，即在时间上是恒定的，但在这里，我们讨论动态异质性的后果。通过将社会活动的随机动态整合到传统的流行病学模型中，我们证明了一个新的长时间尺度的出现，与经验数据广泛一致。我们的模型捕捉了现实生活中流行病（如COVID-19）的多种特征，包括长期的高原期和多波，由于社会活动的动态性质，这些特征被短暂抑制。由于流行病和社会动态之间的相互作用而存在的长时间尺度为快速流行病通常如何过渡到地方病状态提供了一个统一的画面。
2021-02-19 physics.med-ph physics.soc-ph q-bio.PE
Likelihood-Free Dynamical Survival Analysis Applied to the COVID-19 Epidemic in Ohio
动态生存分析（DSA）是一个基于平均场动态的流行病建模框架，适用于个人（代理）水平的感染和恢复历史。最近，DSA已被证明是一个有效的工具，在分析复杂的非马尔可夫流行病的过程，否则难以处理使用标准方法。DSA的优点之一是它以简单但不显式的形式表示典型的流行病数据，其中涉及某些微分方程的解。在这项工作中，我们描述了一个复杂的非马尔可夫DSA模型可以应用到一个特定的数据集的帮助下，适当的数值和统计方案。这些想法是用俄亥俄州COVID-19疫情的数据例子来说明的。
2022-07-31 math.AP math.DS physics.soc-ph
Lack of practical identifiability may hamper reliable predictions in COVID-19 epidemic models
房室模型被广泛用于描述和预测传染病的传播。这些模型的未知参数需要从数据中估计。此外，当一些模型变量无法通过经验获得时，如COVID-19无症状携带者的情况，它们必须作为模型的结果获得。在这里，我们引入了一个框架来量化数据中的不确定性如何影响给定模型的参数确定和不可测变量的演变。我们说明了该方法是如何能够表征不同的制度的可识别性，即使在模型与几个隔间。最后，我们讨论了在COVID-19的现实模型中缺乏可识别性如何可能妨碍对流行动态的可靠预测。
2021-01-15 physics.soc-ph
Analysis, Modeling, and Representation of COVID-19 Spread: A Case Study on India
冠状病毒爆发是地球上所有人类面临的最具挑战性的大流行病之一。隔离感染者及保持社交距离等技术是对抗COVID-19疫情的唯一预防措施。在有限的数据下对感染人数的实际估计是数据科学家面临的一个不确定问题。现有文献中有大量的技术，包括再生产数、病死率等，用于预测流行病的持续时间和传染人群。本文介绍了一个案例研究，介绍了用于分析、建模和表示与COVID-19等流行病相关的数据的不同技术。我们进一步提出了一个算法，估计在一个特定的地区的感染传播状态。本文还提出了一种由易感传染病和传染病模型估计流行病结束时间的算法。最后，本文通过实证和数据分析，研究了传播概率、接触率、传染性和易感性对疫情传播的影响。
2020-08-30 cs.SI physics.soc-ph q-bio.PE
"Stay Nearby or Get Checked": A Covid-19 Lockdown Exit Strategy
本文将网络理论中的经典观点（即长距离连接推动疾病传播）重新应用于控制第二波新冠肺炎疫情的策略。我们模拟了一个场景，其中首先对人口实施封锁，然后部分解除封锁，同时将远距离传播保持在最低限度。模拟的传播模式类似于当代COVID-19在国家、地区和省份的分布，提供了一些模型验证。结果表明，所提出的战略可能会显着平坦的第二波。我们还发现，封锁后的突发事件在当地停留的时间更长，有助于地理遏制。公共政策可能会针对长期关系，将医疗测试和移动跟踪工作重点放在交通和运输上。这一政策可以传达给公众一个简单而合理的原则：留在附近或接受检查。
2020-05-26 cs.SI physics.soc-ph q-bio.PE
Perception of emergent epidemic of COVID-2019 / SARS CoV-2 on the Polish Internet
我们通过对2020年1月至2020年3月12日（2020年3月4日正式引入波兰之前和之后）互联网（Twitter，Google，YouTube，维基百科和以Event Registry为代表的电子媒体）上的数字足迹进行定量分析，研究波兰社会对COVID-2019疫情的看法。为此，我们利用数据采掘，社会网络分析，自然语言处理技术。每个被检查的互联网平台都分析了目标群体的代表性和组成。我们在疾病引入之前确定了关于COVID-2019主题的三个主要关注时间集群：所有平台上与中国和意大利相关的峰值，以及与最近抗击COVID-2019的特别法律相关的社交媒体峰值。此外，在正式确认引入的当天，人们的兴趣达到了顶峰，当波兰政府宣布通过大规模的缓解计划向疾病宣战时，人们的兴趣呈指数级增长。从社会语言学的角度来看，我们发现，在引进之前，威胁，恐惧和预防的概念和问题占主导地位。在介绍之后，关于疾病和流行病的实用概念占主导地位。我们发现，Twitter反映了波兰政治领域的结构性分裂。我们能够确定执政党，主流反对派和新教团体的明确社区和错误信息的潜在来源。我们还发现，在疾病引入后，粉碎之间的边界模糊。
2020-03-30 cs.SI physics.soc-ph q-bio.PE
Mobile phone location data reveal the effect and geographic variation of social distancing on the spread of the COVID-19 epidemic
SARS-CoV-2和冠状病毒传染病（COVID-19）的出现已成为一种流行病。社交（物理）距离是降低SARS-COV-2传播率的关键非药物控制措施，但需要高水平的依从性。利用笛卡尔实验室和SafeGraph提供的大规模匿名手机定位数据得出的每日出行距离和居家时间，我们量化了美国遵守社交距离规定的程度及其对COVID-19病例增长的影响。COVID-19增长率与出行距离衰减率和居家停留时间变化率的相关性分别为-0.586（95%CI：-0.742 ~ -0.370）和0.526（95%CI：0.293 ~ 0.700）。实施社会距离命令后，国家特异性病例总数倍增时间增加了1.04 ~ 6.86天，增加了3.66 ~ 30.29天，与流行病的机械预测模型一致。社交距离规定在得到遵守时可减少COVID-19的传播。
2020-04-23 cs.SI physics.soc-ph q-bio.PE
Why can we observe a plateau even in an out of control epidemic outbreak? A SEIR model with the interaction of $n$ distinct populations for Covid-19 in Brazil
本文提出了一个$n$不同人群相互作用结构的SEIR模型来描述COVID-19大流行性疾病的传播。所提出的模型具有灵活性，包括地理上分离的社区，以及考虑到人口老龄化群体及其相互作用。我们表明，不同的假设所提出的模型的动态导致感染人口的高原状曲线，反映了从大国，如巴西收集的数据。这些观察结果旨在提出以下猜想：“正如拟议模型所反映的那样，新冠肺炎从首都向巴西内地的扩散是该国报告病例呈高原状的原因”。我们提出了一些方案的数值模拟和比较与上述结论相印证的报告数据从巴西。
2020-08-03 math.DS physics.soc-ph q-bio.PE
Solvable delay model for epidemic spreading: the case of Covid-19 in Italy
我们研究了一个简单的现实模型，用于描述传染病在人群中的扩散。的动态是由一个单一的功能延迟微分方程，其中，在一个大的人口的情况下，可以精确地解决，即使在存在的时间依赖性的感染率。这种延迟模型比流行病学中常用的所谓SIR模型具有更高的准确度，SIR模型是用常微分方程来表示的。我们应用此模型描述新型传染病Covid-19在意大利的爆发，并考虑到政府为减缓病毒传播而实施的遏制措施以及人口的社会成本。
2020-09-10 cond-mat.stat-mech physics.soc-ph q-bio.PE
Delay differential equations for the spatially-resolved simulation of epidemics with specific application to COVID-19
在2020年COVID-19疫情之后，人们在开发用于模拟疫情和一般疾病模型的数学模型方面进行了大量工作。大多数的作品遵循易感染-被感染-被清除（SIR）的分区框架，用一个常微分方程系统对流行病进行建模。还介绍了使用偏微分方程（PDE）来合并空间和时间分辨率的替代制剂，其数值结果显示出潜在的强大的描述和预测能力。在目前的工作中，我们引入了一个新的变化，这样的模型，通过使用延迟微分方程（DDE）。包括COVID-19在内的许多传染病的动态由于潜伏期和相关现象而表现出延迟。因此，DDE模型允许问题动态的自然表示，除了在计算时间和建模方面提供优势之外，因为它们消除了对额外的难以估计的隔间（例如暴露的个体）的需要，以包含时间延迟。在这里，我们介绍了一个DDE流行病模型在普通和偏微分方程框架。我们提出了一系列的数学结果评估的稳定性的制定。然后，我们进行了几个数值实验，验证了数学结果和建立模型的能力，以再现实测数据的现实问题。
2021-03-01 cs.NA math.NA physics.soc-ph
Multi-scale simulation of COVID-19 epidemics
COVID-19疫情爆发一年多后，我们仍面临该病毒，很难正确预测其未来数周的传播以及潜在政治干预的影响。目前流行病模型主要有两种方法：一种是分区模型，将人群分为不同的流行病类别，通过微分方程的数学求解来给出宏观的流行病动力学模型，从而可以对流行病的传播进行后验估计;基于代理的模型是给出情况的微观视图的计算机模型，因为每个人被建模为一个自主智能体，允许研究与（异质）个体行为有关的化学动力学。在这项工作中，我们比较了这两种方法，并将它们结合起来，试图利用每种方法的优势，并克服它们的局限性。特别是，基于代理的模拟可以用于细化分区模型的参数值，或预测这些值如何根据所应用的卫生政策而演变。在本报告中，我们讨论了这种方法组合的条件，以及未来的改进。
2021-12-02 cs.CY cs.MA physics.soc-ph
The COVID-19 pandemic as experienced by the individual
持续的COVID-19大流行在各个国家以不同程度的强度发展，这表明分析各国之间不同的因素非常重要。我们研究的措施“人口加权密度”，捕捉密度由一个随机选择的个人。这些人口密度指标可以显著解释欧洲各国之间COVID-19初始传播速度的差异。然而，这些措施并不能解释全球范围内的差异，特别是考虑到东亚国家或以后对流行病的研究。因此，为了控制国家层面对COVID-19的反应差异，我们考虑了Hofstede提出的跨文化个人主义措施。这个分数可以很好地解释欧洲、北美和东亚流行病规模的差异。使用我们对人口加权密度的测量和霍夫斯泰德得分，我们可以显著解释欧洲和北美目前流行病规模的一半变化。通过控制国家层面对病毒和人口密度的反应，我们对COVID-19全球发病率的分析可以帮助关注对个别国家有效的流行病控制措施。
2020-09-29 physics.soc-ph q-bio.PE stat.AP
Dynamics of a Stochastic COVID-19 Epidemic Model with Jump-Diffusion
本文研究具有跳跃-扩散的随机COVID-19模型，证明全局正解存在唯一性，确定依赖白噪声和跳跃噪声的阈值$ξ$控制疾病灭绝或持续，并通过数值实验证明随机模型比确定性模型更真实。
2024-10-16 math.DS physics.soc-ph q-bio.PE
Tweet Analysis for Enhancement of COVID-19 Epidemic Simulation: A Case Study in Japan
该研究以日本 Twitter 数据为对象，分析社交媒体反应与 COVID-19 疫情发展的关联，并验证疫情相关推文对疫情趋势预测和模拟增强的价值。
2021-10-29 cs.SI physics.soc-ph
Time-dependent heterogeneity leads to transient suppression of the COVID-19 epidemic, not herd immunity
流行病通常通过一系列波传播，这些波反映了多个时间尺度上的因素。在短时间尺度上，超级传播事件导致突发性和过度分散，而长期持续的易感性异质性预计将导致感染高峰和群体免疫阈值（HIT）降低。在这里，我们开发了一个通用的方法，包括时间尺度，包括个人社会活动的时间变化，并演示了如何将它们纳入一个广泛的流行病学模型，通过参数化的现象。我们推导出了有效再生数Re对易感种群分数S的非线性依赖关系。我们发现，在流行病的早期，高节奏的阶段，短暂的集体免疫（TCI）的状态出现远低于HIT。然而，这是一种脆弱的状态，由于社会活动水平的变化，随着时间的推移而减弱，因此感染高峰并不是群体免疫的指示：由于人群的行为变化，随后的浪潮可以并且将会出现，例如，季节性因素。通过使用来自COVID-19疫情以及现实生活中面对面接触网络的经验数据来估计异质性的瞬时和长期水平。这些结果表明，受影响最严重的地区，如纽约市，在第一波疫情后已经实现了TCI，但可能仍低于长期HIT。因此，与以前的一些主张相反，这些地区仍然可能经历随后的浪潮。
2021-01-29 physics.med-ph physics.soc-ph q-bio.PE
City-Scale Agent-Based Simulators for the Study of Non-Pharmaceutical Interventions in the Context of the COVID-19 Epidemic
我们强调了城市规模的基于代理的模拟器在研究各种非药物干预措施以管理不断发展的大流行中的有用性。我们的研究以COVID-19大流行为背景，并通过在孟加拉国和孟买两个大都市的几个探索性案例研究来展示模拟器的功能。在我们迈向数字健康的过程中，这些工具在任何城市管理部门的工具包中都是常见的。
2020-08-11 cs.OH physics.soc-ph q-bio.PE
Analytical parameter estimation of the SIR epidemic model. Applications to the COVID-19 pandemic
2019年冠状病毒病（COVID-19）大流行的爆发及其持续发展提高了科学界对流行病建模和预测的兴趣。SIR（Susceptible-Infected-Removed）模型是流行病爆发的一个简单的数学模型，然而几十年来，它回避了社区导出明确解的努力。目前的工作表明，这是一个不平凡的任务。值得注意的是，它被证明，该模型的显式解决方案需要引入一个新的超越特殊功能，相关的赖特的欧米茄功能。本手稿报告新的分析结果和数值程序适合SIR模型的参数估计。该手稿介绍了迭代算法近似的发病率变量，它允许估计的模型参数从观察到的情况下的数量。数值方法以欧洲疾病预防和控制中心（ECDC）2020年1月至2020年6月期间几个欧洲国家的数据为例。
2020-10-09 cs.NA math.NA physics.soc-ph
