Ученые КБГУ делают прогноз динамики распространения COVID-19 с минимальной погрешностью

Сегодня в Кабардино-Балкарской Республике число зараженных новой коронавирусной инфекцией выросло на 45 случаев до 412. Выздоровевших 34 человека. Таковы официальные данные о количестве жителей КБР с подтвержденным статусом COVID-19 по состоянию на 29 апреля 2020 года, которые очень близки к показателям предварительного прогноза, составленного специалистами Института физики и математики Кабардино-Балкарского государственного университета им. Х.М. Бербекова – «408».

Как пояснил доктор технических наук, кандидат физико-математических наук, профессор кафедры прикладной математики и информатики Института физики и математики КБГУ Муаед Ошхунов, по поручению ректора вуза Юрия Альтудова прогноз динамики распространения заболевания, вызываемого коронавирусом SARS-CoV-2, ежедневно поставляется КБГУ госструктурам республики для принятия оперативных решений.

Интерес математиков КБГУ к прогнозированию развития эпидемии возник сразу после обнаружения вспышки COVID-19 (англ. COronaVIrus Disease – коронавирусная болезнь) в центральном Китае.

«Медицинский центр Дж. Хопкинса (США) ежедневно публиковал информацию о динамике заболевания в провинции Ухань, и я решил оценить скорость нарастания заболевания методами математики, – рассказывает профессор Ошхунов. – Анализ статистики показал, что на начальном этапе скорость соответствовала экспоненте (геометрической прогрессии), затем перешла на параболический рост, а после – на медленно растущую логарифмическую функцию с выходом на пик с последующим убыванием. Мы сумели предсказать достаточно точно это время, о чём был сделан доклад на научном семинаре, состоявшемся в «Точке кипения» КБГУ задолго до стабилизации ситуации в Ухане».

Методика прогноза основана на классических методах статистики с использованием модифицированного метода наименьших квадратов. Погрешность метода при краткосрочных (до 10 дней) прогнозах не превышает 5%. Так, прогноз заболевания на пять дней, начиная с 27 апреля, когда в республике было 336 заболевших, предполагал, что в последующие дни следует ожидать таких показателей: 28 апреля – 370 заболевших, 29 апреля – 408, 30 апреля – 445, 1 мая – 485. Практика показала, что 29 апреля в Кабардино-Балкарии оказалось 412 заболевших, т.е. погрешность составила менее одного процента.

«При долгосрочных прогнозах численные показатели погрешности могут возрастать, т.к. динамика развития заболевания быстрая и плохо предсказуема, – пояснила кандидат физико-математических наук Елена Жазаева. – В настоящее время производится ежедневная коррекция динамики прогноза на 5 – 10 дней по предыдущей реальной статистике. Именно по этой причине имеет место высокая достоверность прогноза динамики распространения в КБР заболевания, вызываемого коронавирусом SARS-CoV-2».

Привлечённые к участию в аналитической работе и прогнозировании штатные сотрудники и аспиранты КБГУ выработали методики, создали компьютерные программы, основанные на анализе статистики по динамике заболевания.

«Разработка серьёзной математической модели распространения вируса требует анализа всех аспектов, влияющих на динамику (климат, рельеф местности, плотность населения и проч.), – говорит о профессиональных задачах профессор Ошхунов. – Здесь наиболее сложной задачей является идентификация моделей на основе реальных данных по динамике заболевания. Кроме того, необходимо учитывать специфику распространения вируса в конкретном регионе, например в КБР. Разработанные в нашем институте методики являются универсальными и могут быть использованы для прогноза динамики распространения COVID-19 в других субъектах Российской Федерации (в том числе Северо-Кавказского федерального округа и всего Юга России), а также любых инфекционных заболеваний в будущем (при наличии объективной статистики)».

Ежедневно учёные КБГУ составляют два варианта прогноза – благоприятный (при соблюдении гражданами режима самоизоляции) и негативный (если жители республики вдруг не станут придерживаться мер, установленных органами государственной власти и местного самоуправления). В первом случае к 7 мая в КБР может оказаться 765 заболевших, а во втором – 1680.

Чтобы не удваивать число людей, поражённых опасной вирусной инфекцией, всем, кто в период майских праздников будет находиться на территории Кабардино-Балкарии, необходимо следовать правилам, действующим в период пандемии, соблюдать необходимые меры предосторожности, предпринимаемые для сдерживания темпов распространения коронавируса.