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SI模型下傳染病模型的參數(shù)估計(jì)以及圖像顯示

2020-08-09 19:18 作者:這個(gè)騷年很可耐  | 我要投稿

針對(duì)于前半年的新冠肺炎疫情的數(shù)據(jù),本UP(非數(shù)模向)自主在網(wǎng)上學(xué)習(xí)了幾種通用的傳染病模型,主要有:SI,SIS,SIR,SEIR四種模型,

其中,SI模型指的是易感者被感染,且不可治愈,較為典型的有艾滋病

SIS較為典型的范例是普通流感,因?yàn)楦腥菊呷巳嚎赡軙?huì)有人重新恢復(fù)成易感人群

SIR指的是急性傳染病,治愈后會(huì)再次被感染

SEIR指的是帶潛伏期惡性傳染病

S:潛在可感染者

E:已感染者

I:已確診者

R:已痊愈者

假設(shè)總?cè)丝贜不變,人口自然出生率與死亡率相同,不考慮因病死亡,新增人口為易感人群,

可列出如下圖所示公式

對(duì)上式自變量T求導(dǎo)
得出該式

由于N=S+I,我們簡(jiǎn)化第二個(gè)式子

dI/dt=beta*(N-I)*I/N-nu*I,令I(lǐng)/N為y,立即可得出:

dy/dt=(beta-nu)y(1-beta/(beta-nu))*y

我們?cè)诹頰=beta-nu,(1-beta/(beta-nu))=b

由此,我們可以通過微分方程求解:

我們可以手工計(jì)算ySol,即1/(b+((1/y0)-b)*(exp(1))^(-1*a*T));

之后我們導(dǎo)入數(shù)據(jù),看一看自今年1月18日起,后近一個(gè)月內(nèi)的實(shí)際確診人數(shù):

現(xiàn)在,我們?cè)偻ㄟ^matlab擬合來計(jì)算參數(shù)a,b的取值,默認(rèn)情況下是負(fù)無窮到正無窮,但是公式過于復(fù)雜的話,matlab的fit函數(shù)是擬合不出來的,因此我們需要調(diào)用“編輯器”曲線擬合工具欄

fit函數(shù)默認(rèn)的函數(shù)輸入輸出均是列向量,因此要轉(zhuǎn)置

如上圖,custom可以選擇函數(shù)類型,是指數(shù)函數(shù)還是自定義函數(shù)等,左邊是自變量,下方是定義的公式,我們進(jìn)行輸入,T是自變量,Y是因變量,如下圖;

打開fit options我們可以進(jìn)行調(diào)參選項(xiàng)

默認(rèn)狀況下,我們可以看到參數(shù)默認(rèn)值,我們可以適當(dāng)修改參數(shù),通過右邊函數(shù)圖像自動(dòng)調(diào)整(黑點(diǎn)是真實(shí)數(shù)據(jù),藍(lán)線是擬合函數(shù)曲線),確定我們想要的參數(shù)

我們可以執(zhí)行fit()語(yǔ)句一行所在之處執(zhí)行,可以清晰地看到兩個(gè)參數(shù)的取值:

最終擬合的函數(shù)圖像與真實(shí)數(shù)據(jù)對(duì)比如下圖所示

雖然誤差還是很大,但是“萬事總是開頭難”,相信以后會(huì)進(jìn)一步解決這個(gè)問題

參考資料:

SI模型下傳染病模型的參數(shù)估計(jì)以及圖像顯示的評(píng)論 (共 條)

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