Классификация общих случаев заражения коронавирусом COVID-2019 в США

Аннотация. В работе на основе анализа данных диагностической карты распространения общего количества случаев заражения новой коронавирусной инфекцией COVID-2019 в США с 15 февраля по 14 апреля 2020 года получена классификация фаз инкубации по времени и по каналам: 10 021, 25 456, 266 402 или в сумме 301 879 человек в течение 5, 3, 25 или в итоге 33 дней на левосторонних, соответственно: 249 947, 59 709, 2  351 или в сумме 312 007 человек в течение 20, 6, 1 или в итоге 27 дней на правосторонних доверительных интервалах со стандартными отклонениями на 4 127, 2 751, 1 376 и 1 613, 3 227, 4840 человек, а также оценка индекса коррекции распространения – 202 человек от 1 000 случаев эпидемического заражения.

Abstract. Based on the analysis of the data from the diagnostic distribution map of the total number of cases of new COVID-2019 coronavirus infection in the United States from February 15 to April 14, 2020, the incubation phases are classified by time and channel: 10 021, 25 456, 266 402 or in total 301 879 people for 5, 3, 25 or 33 days in total on the left-hand sides, respectively: 249 947, 59 709, 2 351 or a total of 312 007 people for 20, 6, 1, or 27 days in total on the right confidence intervals with standard deviations of 4 127, 2 751, 1 376 and 1 613, 3 227, 4840 people, as well as an estimate The index spread correction - 202 persons from 1 000 cases of epidemic infection.

Ключевые слова: США, COVID-2019, анализ данных, диагностическая карта, компьютерное моделирование.

Keywords: USA, COVID-2019, data analysis, diagnostic map, computer simulation.

Известно, что глубокий анализ причины, условия и механизмов развития популяции вируса-возбудителя как по времени и по территории, так и по группам населения позволяет прогнозировать уровни характеристик эпидемической заболеваемости страны и планировать мероприятий по локализации очагов и путей передачи эпидемии с помощью коррекции количества и норм проявления эпидемического процесса по интенсивности и по неравномерности, в частности количества и норм восприимчивости и зараженности населения, выздоровления (или смертности) и выписанных пациентов.

В связи с этим разработка и реализация цифровых инструментов науки о данных для исследования динамики эпидемического процесса в режиме реального времени является актуальной задачией в решении проблем по улучшению благосостояния населения и развития общества. Так, приводим широкий обзор информационно-аналитических, научно-практических источников, посвященных к проблемам развития эпидемического процесса [1-14], в частности проекты SIR, SIR Agent Based Calibration, SIR Agent Based Networks, Epidemic and Clinic with Accumulating Concern [5], SI Model, SI Innovation Model, SIR, SIR Model Threshold [12] и анализу ситуации в США за период с 15 февраля по 14 апреля 2020 года, в частности в работе [1] основываясь на новой концепции под названием «Период оборота», цель этого отчета состоит в том, чтобы показать, как можно проводить прогнозирование на разных этапах борьбы со вспышкой COVID - 19, в настоящее время находящейся в США, в частности, для выявления когда каждый из 15 лучших штатов в США (в основном по населению) собирается вступить в стадию вспышки COVID – 19 находится под контролем по таким критериям, как ежедневная смена новых пациентов, составляет менее 10% плавно. Действительно, основываясь на данных 10 апреля 2020 года с численным анализом, можно классифицировать 15 штатов США по следующим четырем различным категориям для профилактики и борьбы с инфекционными заболеваниями сегодня, и главный вывод: 14 апреля 2020 года, три штата, а именно штат Вашингтон, Луизиана и Индиана, вступают в стадию, когда вспышка COVID - 19 находится под контролем, что означает ежедневную смену новых пациентов менее 10% и гамма меньше нуля. Начиная с 15 апреля 2020 года, два штата, Нью-Джерси и Нью-Йорк, вступают в стадию, COVID – 19 находится под контролем. С 16 апреля 2020 года, семь штатов, а именно Калифорния, Флорида, Джорджия (Джорджия), Иллинойс, Мэриленд, Индиана, Мичиган и Пенсильвания, вступают в стадию контроля вспышки COVID – 19. С 17 апреля 2020 года, три штата - Техас, Массачусетс и Коннектикут - вступают в стадию вспышки COVID - 19. Находится под контролем, что означает, что ежедневная смена новых пациентов составляет менее 10%, а гамма меньше нуля в целом. Наконец, можно подчеркнуть, что управление рисками чрезвычайных ситуаций всегда связано с реализацией плана действий в чрезвычайных ситуациях. Определение «Период оборота» является ключевым моментом для планирования действий в чрезвычайных ситуациях, поскольку оно обеспечивает график эффективных действий и решений для борьбы с пандемией, снижая как можно больше неожиданных рисков.

Далее, в работе [4] в ответ на растущую угрозу COVID - 19 были заданы вопросы к продолжающемуся исследованию пищевых предпочтений, которое проводилось в Университете штата Луизиана с 3 по 12 марта 2020 года. Были опрошены 356 участников по следующим вопросам: 1) Как вы думаете, насколько вероятно, что распространение COVID – 19 вызовет кризис общественного здравоохранения в Соединенных Штатах? 2) Насколько вы обеспокоены тем, что вы будете заключать контракт с COVID - 19 , посещая мероприятия в кампусе?

Оценки участников о надвигающемся национальном кризисе в области здравоохранения значительно возросли в течение второй недели исследования (9-12 марта), в то время как обеспокоенность по поводу личного заражения COVID – 19 от посещения кампуса мероприятия увеличились лишь незначительно в последние дни исследования. Тем не менее, около 30% участников считают, что COVID - 19 может вызвать кризис общественного здравоохранения, но не выражают озабоченности по поводу заключения контракта на COVID – 19 от посещения мероприятия. Эти участники были значительно более вероятными учениками младшего возраста, которые согласились участвовать в ответе на набор, используя распространение листовок в тот же день. Женщины выразили более высокую вероятность возникновения национального кризиса в области здравоохранения, хотя они не были более обеспокоены, чем мужчины, что посещение кампусных мероприятий приведет к сокращению количества вирусов. Эти результаты дают некоторое первоначальное представление о том, как люди воспринимали национальные и личные риски на ранних стадиях кризиса COVID - 19 в Луизиане.

В исследование [2] научный вопрос, заключается в том, оказывает ли SAR-CoV-2 сезонный эффект, учитывая  нынешнюю пандемию COVID - 19. Был проверен температурный эффект вредного воздействия SARS-CoV-2 в США, группируя штаты по их температуре окружающей среды зимой. С использованием прогрессивного набора из четырех регрессионных моделей, как зимняя температура, измеренная зоной выносливости, так и плотность населения, были сильно и независимо связаны со смертями в штате, приписанными SARS-CoV-2 на миллион жителей до 13 апреля 2020 года (p- значения <.0001). Модель объясняет 64% различий в показателях смертности и 74% различий, когда Луизиана, более отдаленный штат, исключается из модели. В 5 самых теплых штатах уровень смертности в группе температурных зон из 10 штатов, включающей Нью-Йорк, составлял ≤ 22% после поправки на плотность населения. В целом, в штатах из других зон, более холодных и теплых, чем в зоне 6, уровень смертности примерно на 40% ниже, чем в зоне 6. Для SARS-CoV-2 была выявлена сильная температурная ассоциация. Это новое понимание может помочь в определении стратегии снижения риска для повторного открытия страны на основе плотности населения, температуры и известных горячих точек.

Во всем мире шок COVID - 19 является серьезным даже по сравнению с Великим финансовым кризисом 2007–2008 годов. Однако влияние COVID – 19 на финансовые рынки никогда не исследовалось. Настоящее исследование [3] проводится с целью изучения влияния COVID - 19 на финансовые рынки в период с 1 марта 2020 года по 25 марта 2020 года в Китае и США.  В процессе изучения влияния COVID – 19 на финансовые рынки в исследовании предполагается, что подтвержденные случаи COVID - 19 являются независимой переменной, а Шанхайская фондовая биржа и Нью-Йоркская биржа Dow Jones - зависимыми переменными исследования в Китае и США. Результаты исследования показали, что существует положительная значимая связь между подтвержденными случаями COVID - 19 и всеми финансовыми рынками. Это означает, что COVID - 19 оказал значительное влияние на финансовые рынки с 1 марта 2020 года по 25 марта 2020 года в Китае и США .

Пусть имеем диагностическую карту Kerimkhulle [9] распределения данных по правилу «трех сигм» на двусторонние, соответственно (L: k · σ_L; L: (k+1) · σ_L), k = – 1, – 2, – 3 – левосторонние и (R: (k–1) · σ_R; R: k · σ_R), k = 1, 2, 3 – правосторонние доверительные интервалы нормального распределения случайных величин с доверительной вероятностью 0,0214; 0,1359; 0,3413; 0,3413; 0,1359; 0,0214 со суммой 0,9973; полученной из открытых данных проекта мировой статистики в режиме реального времени (см. Табл. 1) для оценки эффективности принимаемых мер в борьбе с популяцией вируса в США за период с 15 февраля по 14 апреля 2020 года, где σ_{[ ]} – стандартное отклонение случае заражения (см. Табл. 1-2, Рис. 1).

Таблица 1.

Информационная база данных, в тысячи случаях

Тогда эмпирическая реализация вычислимой модели диагностической карты распространения общего количества случаев заражения новой коронавирусной инфекцией COVID-2019 в США с 15 февраля по 14 апреля 2020 года (см. Табл. 1-2, Рис. 1) и макросов программного продукта MS Excel: Данные → Анализ "что, если" → Подбор параметра позволяют получить:

– идентификация фаз – первой волны инкубации с 15 февраля по 30 марта 2020 года, второй волны инкубации с 31 марта по 14 апреля 2020 года (см. Рис. 1);

– распределение частот численности заболевших: 10 021, 25 456, 266 402 или в сумме 301 879 человек (см. Табл. 2, столбец (vii)), соответственно в течение 5, 3, 25 или в итоге 33 дней (см. Табл. 2, столбец (vi)) по каналам левосторонних доверительных интервалов (см. Рис. 1);

– распределение частот численности заболевших: 249 947, 59 709, 2  351 или в сумме 312 007 человек (см. Табл. 2, столбец (vii)), соответственно в течение 20, 6, 1 или в итоге 27 дней (см. Табл. 2, столбец (vi)) по каналам правосторонних доверительных интервалов (см. Рис. 1);

Таблица 2.

Распределение частот численности заболевших, в человек

– оценка левосторонней коррекции фаз на 103 251 человек, в частности переоценка – 7 514, недооценка – 41 952, переоценка – 53 784 человек (см. Табл. 2, столбцы (viii)-(x)) и стандартного отклонения, соответственно по каналам доверительных интервалов на 4 127, 2 751, 1 376 человек (см. Табл. 2, столбец (iii); Рис. 1);

– оценка правосторонней коррекции фаз на 20 527 человек, в частности переоценка – 591, недооценка – 19 347 и 590 человек (см. Табл. 2, столбцы (viii)-(x)) и стандартного отклонения, соответственно по каналам доверительных интервалов на 1 613, 3 227, 4 840 человек (см. Табл. 2, столбец (iii); Рис. 1).

Рисунок 1. Диагностическая карта распространения COVID-2019

Таким образом, на основе анализа данных диагностической карты распространения общего количества случаев заражения новой коронавирусной инфекцией COVID-2019 в США с 15 февраля по 14 апреля 2020 года получена классификация фаз инкубации по времени и по каналам: 10 021, 25 456, 266 402 или в сумме 301 879 человек в течение 5, 3, 25 или в итоге 33 дней (см. Табл. 2, столбцы (vi) и (vii); Рис. 1) на левосторонних, соответственно: 249 947, 59 709, 2  351 или в сумме 312 007 человек в течение 20, 6, 1 или в итоге 27 дней (см. Табл. 2, столбцы (vi) и (vii); Рис. 1) на правосторонних доверительных интервалах со стандартными отклонениями на 4 127, 2 751, 1 376 и 1 613, 3 227, 4840 человек (см. Табл. 2, столбец (iii); Рис. 1), а также оценка индекса коррекции распространения – 202 человек от 1 000 случаев эпидемического заражения (см. Табл. 2, столбец (iii)).

В заключение отметим, что работа подготовлена при финансовой поддержке АО «Фонд науки» Республики Казахстан, проект № 0196-18-ГК «Egistic – онлайн платформа для мониторинга и управления посевных площадей сельскохозяйственных культур по технологии дистанционного зондирования земли».