Анализ временных рядов для моделирования и прогнозирования подтвержденных случаев гриппа а в Алжире

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Грипп А является подтипом вируса гриппа, который в первую очередь поражает птиц и млекопитающих, вызывая респираторные заболевания, и характеризуется способностью быстро мутировать, что приводит к появлению разнообразия штаммов и периодическим пандемиям. Настоящая статья посвящена изучению в Алжире распространения и прогнозированию подтвержденных случаев гриппа А, высокоинфекционного заболевания, которое вызывает широко распространенные заболевания и смертность как в Алжире, так и во всем мире. Материалы и методы. Для прогнозирования подтвержденных случаев гриппа А были применены несколько статистических моделей, включая ARIMA, Seasonal ARIMA (SARIMA), ETS, BATS и широко признанный метод машинного обучения RNN. Далее мы провели сравнительное исследование с использованием показателей производительности для оценки указанных моделей. Результаты. Для определения наиболее эффективной модели проводилась оценка среднеквадратической ошибки. Наши результаты показывают, что RNN превзошел другие модели благодаря своей способности обрабатывать сложные шаблоны, включая сезонные компоненты и наличию памяти. SARIMA и BATS также показали хорошие результаты благодаря своей способности управлять сезонными закономерностями. Напротив, ARIMA и ETS показали самые плохие результаты. Вывод. В приводимом исследовании использовался комплексный подход для разработки модели прогнозирования подтвержденных случаев гриппа A в Алжире. Полученные результаты расширяют наше понимание потенциального будущего распространения данного заболевания и способствуют эффективным стратегиям управления рисками.

Об авторах

Джиллали Себа

Высшая школа информатики

Автор, ответственный за переписку.
Email: d.seba@esi-sba.dz

Doctor in Mathematics, Assistant Professor, Laboratory of Applied Mathematics, Department of Mathematics

Алжир, г. Сиди-Бель-Аббес

Н. Бенаклеф

Университет Беджаи

Email: d.seba@esi-sba.dz

аспирант по математике, специальность «Вероятность и статистика», лаборатория прикладной математики в Университете 

Алжир, г. Беджая

К. Белаиде

Университет Беджаи

Email: d.seba@esi-sba.dz

д.мат.н., профессор, лаборатория прикладной математики, факультет математики

Алжир, г. Беджая

Список литературы

  1. Ali S.T., Cowling B.J. Influenza virus: tracking, predicting, and forecasting. Annu Rev. Public Health, 2021, vol. 42, pp. 43–57. doi: 10.1146/annurev-publhealth-010720-021049
  2. Al-Qaness M.A.A., Ewees A.A., Fan H., Abd Elaziz M. Optimized forecasting method for weekly influenza confirmed cases. Int. J. Environ. Res. Public Health., 2020, vol. 17, no. 10: 3510. doi: 10.3390/ijerph17103510
  3. Boostani R., Rismanchi M., Khosravani A., Rashidi L., Kouchaki S. Presenting a hybrid method in order to predict the 2009 pandemic influenza A (H1N1). J. Health. Med. Inform., 2012, vol. 3, no. 1, pp. 31–43. doi: 10.4172/2157-7420.1000112
  4. Cheng H.Y., Wu Y.C., Lin M.H., Liu Y.L., Tsai Y.Y., Wu J.H., Pan K.H., Ke C.J., Chen C.M., Liu D.P., Lin I.F., Chuang J.H. Applying machine learning models with an ensemble approach for accurate real-time influenza forecasting in Taiwan: development and validation study. J. Med. Internet Res., 2020, vol. 22, no. 8: e15394. doi: 10.2196/15394
  5. De Livera A.M., Hyndman R.J., Snyder R.D. Forecasting time series with complex seasonal patterns using exponential smoothing. J. Am. Stat. Assoc., 2011, vol. 106, no. 496, pp. 1513–1527. doi: 10.1198/jasa.2011.tm09771
  6. Feradi F., Bouhata R., Kalla M.I., Kalla M. Assessing avian influenza vulnerability using geographically weighted regression, Batna Algeria. The Arab. World. Geographer, 2023, vol. 26, no. 1, pp. 76–87. doi: 10.5555/1480-6800-26.1.76
  7. Goldstein E., Cobey S., Takahashi S., Miller J.C., Lipsitch M. Predicting the epidemic sizes of influenza A/H1N1, A/H3N2, and B: a statistical method. PLoS Med., 2011, vol. 8, no. 7: e1001051. doi: 10.1371/journal.pmed.1001051
  8. Kandula S., Yamana T., Pei S., Yang W., Morita H., Shaman J. Evaluation of mechanistic and statistical methods in forecasting influenza-like illness. J R Soc. Interface, 2018, vol. 15, no. 144: 20180174. doi: 10.1098/rsif.2018.0174
  9. Khan M.A., Abidi W.U.H., Ghamdi M.A.A., Almotiri S.H., Saqib S., Alyas T., Khan K.M., Mahmood N. Forecast the influenza pandemic using machine learning. Comput. Mater. Contin., 2021, vol. 66, no. 1, pp. 331–340. doi: 10.32604/cmc.2020.012148
  10. Lu Y., Wang Y., Shen C., Luo J., Yu W. Decreased incidence of influenza during the COVID-19 pandemic. Int. J. Gen. Med., 2022, vol. 15, pp. 2957–2962. doi: 10.2147/IJGM.S343940
  11. Mejia K., Viboud C., Santillana M. Leveraging Google search data to track influenza outbreaks in Africa. Gates Open Research, 2019, vol. 3, no. 1653: 1653. doi: 10.12688/gatesopenres.13072.1
  12. Seba D., Belaide K. Forecasting infection fatality rate of COVID-19: measuring the efficiency of several hybrid models. Russian Journal of Infection and Immunity, 2024, vol. 14, no. 2, pp. 313–319. doi: 10.15789/2220-7619-FIF-17548
  13. Wolk D.M., Lanyado A., Tice A.M., Shermohammed M., Kinar Y., Goren A., Chabris C.F., Meyer M.N., Shoshan A., Abedi V. Prediction of influenza complications: development and validation of a machine learning prediction model to improve and expand the identification of vaccine-hesitant patients at risk of severe influenza complications. J. Clin. Med., 2022, vol. 11, no. 15: 4342. doi: 10.3390/jcm11154342
  14. Xu Q., Gel Y.R., Ramirez Ramirez L.L., Nezafati K., Zhang Q., Tsui K.L. Forecasting influenza in Hong Kong with Google search queries and statistical model fusion. PLoS One, 2017, vol. 12, no. 5: e0176690. doi: 10.1371/journal.pone.0176690
  15. Xue H., Bai Y., Hu H., Liang H. Regional level influenza study based on Twitter and machine learning method. PLoS One, 2019, vol. 14, no. 4: e0215600. doi: 10.1371/journal.pone.0215600
  16. Zheng Y., Wang K., Zhang L., Wang L. Study on the relationship between the incidence of influenza and climate indicators and the prediction of influenza incidence. Environ. Sci. Pollut. Res. Int., 2021, vol. 28, no. 1, pp. 473–481. doi: 10.1007/s11356-020-10523-7

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рисунок 1. Ежемесячные подтвержденные случаи гриппа А

Скачать (82KB)
3. Рисунок 2. Графики ACF и PACF

Скачать (165KB)
4. Рисунок 3. Прогнозирование подтвержденных случаев гриппа А в Алжире

Скачать (90KB)

© Себа Д., Бенаклеф Н., Белаиде К., 2025

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».