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基于机器学习和时间序列方法的传染病规模预测模型

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桂林电子科技大学学报 2024年第1期44卷 87-92页

作者：李锡辉时圆圆祝光湖桂林电子科技大学数学与计算科学学院广西桂林541004

疾病预测是疫情风险评估中的重要指标,为探索时间序列分析与机器学习方法在传染病发病趋势预测中的应用,以全国2012-2022年月度法定传染病疫情资料为基础,分别使用传统时间序列分析方法(SARIMA模型)、机器学习方法(SVR、BP神经网络)和... 详细信息

疾病预测是疫情风险评估中的重要指标,为探索时间序列分析与机器学习方法在传染病发病趋势预测中的应用,以全国2012-2022年月度法定传染病疫情资料为基础,分别使用传统时间序列分析方法(SARIMA模型)、机器学习方法(SVR、BP神经网络)和二者的组合(SARIMA-SVR、SARIMA-BPANN),建立5种传染病发病数的预测模型,进而比较模型预测性能。结果发现,对法定传染病的预测,相较于单一SARIMA、SVR、BP神经网络模型,组合模型SARIMA-SVR和SARIMABPNN的平均绝对百分比误差分别减小了6.85%、7.48%、6.97%和6.36%、6.99%、6.48%;同样,对于甲乙类和丙类传染病,组合模型相较于单一模型的预测精度都有一定程度的提升。这表明组合模型SARIMA-SVR和SARIMA-BPANN比单一模型在传染病预测中更有优势,可推广于疫情数据的预测分析应用中。

关键词：时间序列分析机器学习法定传染病预测

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气象因素对甘蔗糖分含量的影响及模型构建

中国农业气象 2024年第6期45卷 609-618页

作者：郑国俊祝光湖王勤龙黄海荣李翔罗霆马鹏程王泽平桂林电子科技大学数学与计算科学学院/广西应用数学中心桂林541004 广西农业科学院甘蔗研究所/农业农村部广西甘蔗生物技术与遗传改良重点实验室南宁530007

利用随机森林和向前逐步选择算法筛选关键气象因素,基于广义加性模型等构建6类甘蔗糖分含量模拟模型,以关键气象因子为自变量模拟甘蔗成熟期的糖分含量,通过模拟值与实测值对比分析,对模拟效果进行评价,并量化关键气象因素对甘蔗糖分含... 详细信息

利用随机森林和向前逐步选择算法筛选关键气象因素,基于广义加性模型等构建6类甘蔗糖分含量模拟模型,以关键气象因子为自变量模拟甘蔗成熟期的糖分含量,通过模拟值与实测值对比分析,对模拟效果进行评价,并量化关键气象因素对甘蔗糖分含量的影响。结果表明:不同地区、不同时间尺度气象因素对甘蔗糖分含量均有影响,关键气象因素包括气温日较差、最低地温、日照时数、最高气温、平均气压、降水量及平均相对湿度,气温日较差对甘蔗糖分含量的影响呈近似稳定的线性趋势,其余关键气象因素对甘蔗糖分含量的影响呈复杂波动趋势。基于关键气象因素建立模拟甘蔗糖分含量的6种模型,广义加性模型模拟效果最优,拟合R^(2)达0.97,模型验证的绝对误差为0.12个百分点,相对误差为0.86%,均方根误差为0.15。说明模拟值与实测值具有较好的一致性与相关性,模型可实现对广西甘蔗糖分含量的预测,同时,量化关键气象因素对甘蔗糖分含量的影响,也为调控生态系统提供依据。

关键词：甘蔗糖分含量气象因素随机森林回归模型模拟

广西甘蔗褐条病病原菌鉴定与杀菌剂敏感度测定

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西南农业学报 2024年第4期37卷 816-823页

作者：陈潇航张小秋黄海荣宋修鹏李文教梁永检雷敬超王泽平祝光湖刘期怀李翔颜梅新广西农业科学院甘蔗研究所/中国农业科学院甘蔗研究中心/农业农村部广西甘蔗生物技术与遗传改良重点实验室/广西甘蔗遗传改良重点实验室南宁530007 百色市农业科学研究所/广西农业科学院百色分院/国家糖料产业技术体系百色综合试验站广西百色533612 广西南亚热带农业科学研究所广西崇左532415 广西应用数学中心/桂林电子科技大学广西桂林541004

[目的]明确广西甘蔗褐条病的致病菌,为科学有效防控甘蔗褐条病提供参考依据。[方法]利用植物组织分离法从广西甘蔗褐条病发病植株中分离纯化菌株,通过致病性测定、形态学观测及rDNA-ITS、GAPDH、LSU和EF-1α多基因系统发育分析鉴定病原... 详细信息

[目的]明确广西甘蔗褐条病的致病菌,为科学有效防控甘蔗褐条病提供参考依据。[方法]利用植物组织分离法从广西甘蔗褐条病发病植株中分离纯化菌株,通过致病性测定、形态学观测及rDNA-ITS、GAPDH、LSU和EF-1α多基因系统发育分析鉴定病原菌,并在室内使用菌丝生长速率法测试该病原菌对9种杀菌剂的敏感度。[结果]从甘蔗褐条病病叶中分离出1株病原真菌,编号为GHT-01,其菌落呈棕色或黑色,有少量白色气生菌丝;孢子单生或丛生,直或略弯曲,孢子为3隔4细胞,第3个细胞相较其他细胞更大、颜色更深,分生孢子大小为12.3~24.1μm×5.2~12.8μm;多位点序列分析结果显示其与Curvularia lunata的模式菌株(CBS730.96,CBS157.34)聚为一支;科赫式法则(Koch’s rules)测定结果表明,病原菌接种健康新鲜甘蔗叶片后表现的症状及从接种发病的叶片上再分离获得的病原菌,其分生孢子形态特征均与最初分离到的病原菌菌株一致。因此,鉴定该病原菌为新月弯孢菌(***)。9种杀菌剂对该病原菌的室内敏感度测定结果表明,40%苯甲·吡唑醚乳油和45%咪鲜胺水乳剂对病原菌的抑菌效果较好,其抑制中浓度(EC_(50))分别为1.43和1.54μg/mL,60%唑醚·代森联水分散粒剂的抑菌效果较差,其EC_(50)达205.82μg/mL。[结论]在广西发生的甘蔗褐条病病原菌为新月弯孢菌,且为首次报道,筛选出对该病原菌抑菌效果较好的杀菌剂分别为40%苯甲·吡唑醚乳油和45%咪鲜胺水乳剂。

关键词：甘蔗褐条病分子检测药剂筛选

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社交网络上基于信息驱动的行为传播研究

电子科技大学学报 2015年第2期44卷 172-177,182页

作者：陈玟宇贾贞祝光湖桂林理工大学理学院广西桂林541004 广西空间信息与测绘重点实验室广西桂林541004 桂林电子科技大学数学与计算科学学院广西桂林541004

针对社交网络上信息与行为的交互作用与协同传播的特点,建立了基于信息驱动的行为传播模型。该模型综合反映了社交网络上信息与行为传播的交互性,以及信息传播的记忆性、时效性与社会加强效果等多种因素对传播的影响。研究发现,信息的... 详细信息

针对社交网络上信息与行为的交互作用与协同传播的特点,建立了基于信息驱动的行为传播模型。该模型综合反映了社交网络上信息与行为传播的交互性,以及信息传播的记忆性、时效性与社会加强效果等多种因素对传播的影响。研究发现,信息的时效性、社会加强效果、信息的转播率等模型参量,以及源节点的度与核数、节点的度及与源节点距离等网络参量,都在一定程度上影响行为传播的速度和范围,但各参量在不同环境下发挥不同的作用。

关键词：行为传播信息时效社交网络社会加强

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禽流感H7N9传播模型的动力学分析

应用数学和力学 2019年第3期40卷 311-320页

作者：周飘飘祝光湖桂林电子科技大学数学与计算科学学院广西桂林541004 广东省疾病预防控制中心广东省公共卫生研究院广州511430

H7N9型禽流感严重威胁人类健康和生命安全.为研究H7N9病毒的传播规律,提出了一个结合人群、家禽和环境中病毒之间相互作用的SI-V-SEIR禽流感传染病模型.通过动力学分析,给出基本再生数R_0的表达式,并证明无病平衡点和地方病平衡点的稳定... 详细信息

H7N9型禽流感严重威胁人类健康和生命安全.为研究H7N9病毒的传播规律,提出了一个结合人群、家禽和环境中病毒之间相互作用的SI-V-SEIR禽流感传染病模型.通过动力学分析,给出基本再生数R_0的表达式,并证明无病平衡点和地方病平衡点的稳定性.接着应用模型分析广东省2016年—2017年的H7N9疫情,获得疫情初期R_0=18.8,此时禽类的接种率需达到94.7%才能控制病毒在禽类和环境中的传播,而采取措施后R_0=0.14.结果表明,降低环境中的病毒载量、和禽类之间以及禽到人的传染率能有效地减少染病人数.

关键词： H7N9 动力学模型稳定性基本再生数

年龄结构、接触模式和接种对手足口病传播机制的影响

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应用数学和力学 2020年第5期41卷 557-567页

作者：周峰祝光湖唐甜桂林电子科技大学数学与计算科学学院广西桂林541004 桂林电子科技大学广西密码学与信息安全重点实验室广西桂林541004 桂林电子科技大学电子电路国家级实验教学示范中心广西桂林541004

为进一步揭示手足口病的传播机制和优化免疫决策,提出了一类具有年龄结构、接触模式和疫苗接种的手足口病传染病模型.首先运用下一代生成矩阵求解模型基本再生数;然后利用稳定性和动力学的有关理论证明无病平衡点和地方病平衡点的存在... 详细信息

为进一步揭示手足口病的传播机制和优化免疫决策,提出了一类具有年龄结构、接触模式和疫苗接种的手足口病传染病模型.首先运用下一代生成矩阵求解模型基本再生数;然后利用稳定性和动力学的有关理论证明无病平衡点和地方病平衡点的存在性以及全局稳定性;最后通过数值模拟分析模型参数的影响权重.研究发现,年龄分组、接触矩阵和疫苗使用会极大地影响传播,其中年龄结构的异质性可能会恶化疫情,而隔离病人、提高疫苗的覆盖率和接种率均能够有效控制疾病传播.该文工作对于如何有效预防和控制手足口病的传播具有科学指导意义.

关键词：手足口病动力学模型基本再生数稳定性

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具有出生和死亡的复合种群疾病传播动力学

复杂系统与复杂性科学 2013年第4期10卷 56-61页

作者：林蓓祝光湖傅新楚上海大学数学系上海200444

研究复合种群的流行病在交通网络上的空间传播问题。通过构建一个复杂网络,网络中的节点表示一个复合种群(比如城镇),连边表示交通线路,疾病在复合种群内部均匀混合发生感染,并引入出生和死亡,由此提出了一个改进的反应扩散模型,并结合... 详细信息

研究复合种群的流行病在交通网络上的空间传播问题。通过构建一个复杂网络,网络中的节点表示一个复合种群(比如城镇),连边表示交通线路,疾病在复合种群内部均匀混合发生感染,并引入出生和死亡,由此提出了一个改进的反应扩散模型,并结合理论证明和数值模拟探讨此模型,最后发现扩散率、感染率、恢复率以及网络结构都会影响疾病再生数,而且基本再生数与全局动力学行为息息相关。

关键词：个体移动多群体模型基本再生数全局稳定性

具有临界增长的非线性椭圆方程在Neumann边值条件下的正解问题

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具有临界增长的非线性椭圆方程在Neumann边值条件下的正解问题

作者：祝光湖湘潭大学

学位级别：硕士

具有临界指数的非线性椭圆方程出现了黎曼流形和保形几何中，同时也常见于流体力学，在研究弹性物体和管道物流上有着广泛的应用。对解的存在性及正则性的研究结果也为数值逼近和计算提供了理论依据，在实际应用中有着重要的意义，目前... 详细信息

具有临界指数的非线性椭圆方程出现了黎曼流形和保形几何中，同时也常见于流体力学，在研究弹性物体和管道物流上有着广泛的应用。对解的存在性及正则性的研究结果也为数值逼近和计算提供了理论依据，在实际应用中有着重要的意义，目前用变分法临界点理论研究此类问题是椭圆方程领域上的一热点。自Pohozaev在1965年提出了波霍扎叶夫等式(Pohozaev identity)及***和***在1973年提出山路引理(Mountain Pass lemma)并由此引出一系列新的极大极小值引理以来，应用这些定理，人们取得了很多有意义的结果，而对含有拉普拉斯算子或p-拉普拉斯算子的非线性椭圆疗程在Drichlet边值或Neumann边值下的问题，他们主要在不动的维数不同的区域上考虑其解的存在性及解的性质等。本文讨论的是带临界增长的奇异的二阶半线性椭圆方程-Δu=μ(u／|x|)+K(x)|u|u+f(x，u)在Neumann边值条件下的非负解问题，我们在弱收敛及临界点的理论基础上，应用没有P-S条件的爬山引理。证明了在Sobolev空间H(Ω)上方程有非负平凡解，并得到了临界值的估计。本文分为五部分。第一部分我们对所要讨论的问题进行了一个总的概述，并由此提出了自己的问题。第二部分我们介绍了一些所需要用到的预备知识，第三部分我们得到了一些有用的引理，并给出了证明，主要是考虑f(x，u)=-λu时的特殊情况，由爬山引理得出了方程的解的存在性定理。第四部分我们考虑了Caxaéothory函数f(x，u)为|u|的低阶扰动的情况，给出了解的一般存在性定理。应用此定理我们得到了两个推论。最后根据自己的文章，我们对将来的工作提出了一些自己的见解。

关键词：临界点能量泛函紧性临界Sobolev指数 Palais-Smale条件 Neumann边值条件

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有向网络上流行病阈值比较和免疫分析

复杂系统与复杂性科学 2012年第4期9卷 26-33页

作者：王琴祝光湖傅新楚上海大学数学系上海200444

考虑在有向网络中的流行病阈值以及免疫措施分析的问题,利用SIS模型详细研究了有向网络上的传染病动力学行为。首先获得了一个依赖于有向网络的出度与入度分布和传染力函数的流行病阈值,接着给出了技术网络和社会网络上的流行病阈值表... 详细信息

考虑在有向网络中的流行病阈值以及免疫措施分析的问题,利用SIS模型详细研究了有向网络上的传染病动力学行为。首先获得了一个依赖于有向网络的出度与入度分布和传染力函数的流行病阈值,接着给出了技术网络和社会网络上的流行病阈值表达式。进一步发现当传染力是一个常数时,有向网络中具有较大出度的网络类型更利于疾病传播;而当传染力与网络的出度成正比时,疾病在这两种类型的网络中的传播阈值是相同的。最后通过计算和比较3种在不同的免疫措施下有向网络的流行病阈值,得出了目标免疫明显优于随机免疫和熟人免疫,而随机免疫和熟人免疫的有效性则依赖于网络的入度分布的结论。

关键词：有向网络 SIS模型流行病阈值免疫