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基于时间序列神经网络的新冠肺炎疫情预测

2021-06-11吴琦琦黄志甲卞梦园寇遵丽张金星

安徽工业大学学报(自然科学版) 2021年2期

吴琦琦,黄志甲,周 恒,卞梦园,寇遵丽,张金星

(安徽工业大学建筑工程学院,安徽马鞍山243032)

新冠肺炎是由严重急性呼吸综合征冠状病毒2(SARS-CoV-2)引起的一种传染性疾病。2019 年12 月下旬在武汉首次报道,截至2021 年3 月底,全球累计新冠肺炎确诊病例约12 254 万例,累计死亡病例约270万例,分布在220个国家和地区。新冠肺炎主要通过飞沫、接触、间接接触以及气溶胶等方式传播,临床表现主要为发热、乏力、干咳、呼吸困难和疲倦等症状,严重可导致死亡。新冠病毒传播速度快,给各国家医疗系统带来了巨大挑战。在传染病防控过程中,根据实时监测数据,构建预测模型预知新冠肺炎病例数、预测疾病流行趋势具有重要意义。国内外学者利用权威机构疫情公开数据展开研究,并建立各种不同的预测模型对疫情发展趋势进行预测,这对卫生医疗系统设备的合理调控进行了有效指导。目前,用于新冠肺炎疫情预测的模型和方法较多,主要包括回归模型、传播动力学模型、人工神经网络模型、时间序列模型等。回归模型用于预测某一时刻的值,但在预测早于这一时刻的效果有限;人工神经网络模型具有灵活的非线性函数映射能力,但不能应用于包含线性和非线性的时间序列结构;传播动力学模型依托疫情暴发早期数据可科学预测疫情流行趋势,但由于暴发初期疫情数据的有限性与不完整性,单独应用并开展科学预测仍存在限制;时间序列模型的数据准备和操作执行较简便易行,通常被用来预测传染病的短期波动,但对于罕见且严重程度高的疾病不能很好地模拟,因此同神经网络方法相结合的组合模型被开发。……

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