基于非马尔可夫传播模型和马尔可夫传播模型的流行病预测

摘要

非马尔可夫传播模型和马尔可夫传播模型是两种常见的传染病传播模型,二者的本质区别在于传播过程是否依赖历史动力学状态.尽管有研究揭示了二者在一定条件下可以相互等价,但对于它们在真实流行病传播中的预测准确性还缺乏足够的认识.基于SHIJR(susceptible, hidden, infected, confirmed,removed)模型,比较和分析了非马尔可夫传播模型和马尔可夫传播模型对COVID-19(coronavirus disease2019)疫情态势的预测能力.假设系统处于均匀混合模式,可将非马尔可夫模型中状态转变的时间分布转化为马尔可夫模型中的相应转变速率,进而可以分别模拟出两种模型下的最优传播参数.模拟结果显示,非马尔可夫模型模拟出的参数更符合实证结果,而且短期和长期预测效果更理想.这一工作填补了这两种传播模型之间预测性比较这一领域的空白,有助于进一步认识和理解这两种模型的预测能力及适用条件.

关键词

流行病传播 / 非马尔可夫特性 / 传播预测模型 / 疫情态势