Reconstrucción de coeficiente numérico de modelos SIR de orden entero y fraccional dependientes del tiempo para análisis económico de COVID-19
Autores: Georgiev, Slavi; Vulkov, Lubin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Reconstrucción de coeficiente numérico de modelos SIR de orden entero y fraccional dependientes del tiempo para análisis económico de COVID-19
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Modelo SIR temporal fraccional
Compartimentos
Fraccional en el tiempo
Ecuaciones diferenciales ordinarias
Derivada fraccional
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 28
Citaciones: Sin citaciones
En el presente trabajo, se considera un modelo SIR temporal fraccional. La población total se divide en tres compartimentos: individuos susceptibles, infectados y recuperados. Generaliza el modelo SIR clásico y consta de tres ecuaciones diferenciales ordinarias (ODEs) temporales fraccionarias acopladas. La derivada fraccional se introduce para tener en cuenta el proceso de subdifusión de la dinámica de personas confirmadas, curadas y fallecidas. Aunque relativamente básico, el modelo es robusto y captura la dinámica real, ayudado por la propiedad de memoria del sistema fraccional. En el artículo, se aborda el problema de la reconstrucción adecuada del modelo, y se resuelve un problema inverso de identificación de coeficientes; en particular, se recuperan las tasas de transición y recuperación, que varían en el tiempo. Se minimiza una función de costo de mínimos cuadrados para resolver el problema. Los parámetros dependientes del tiempo se reconstruyen con un algoritmo iterativo predictor-corrector. Su aplicación se demuestra a través de pruebas con datos sintéticos y reales. Además, se propone un enfoque para la evaluación del impacto económico.
Descripción
En el presente trabajo, se considera un modelo SIR temporal fraccional. La población total se divide en tres compartimentos: individuos susceptibles, infectados y recuperados. Generaliza el modelo SIR clásico y consta de tres ecuaciones diferenciales ordinarias (ODEs) temporales fraccionarias acopladas. La derivada fraccional se introduce para tener en cuenta el proceso de subdifusión de la dinámica de personas confirmadas, curadas y fallecidas. Aunque relativamente básico, el modelo es robusto y captura la dinámica real, ayudado por la propiedad de memoria del sistema fraccional. En el artículo, se aborda el problema de la reconstrucción adecuada del modelo, y se resuelve un problema inverso de identificación de coeficientes; en particular, se recuperan las tasas de transición y recuperación, que varían en el tiempo. Se minimiza una función de costo de mínimos cuadrados para resolver el problema. Los parámetros dependientes del tiempo se reconstruyen con un algoritmo iterativo predictor-corrector. Su aplicación se demuestra a través de pruebas con datos sintéticos y reales. Además, se propone un enfoque para la evaluación del impacto económico.