Algorithmic discovery of dynamic models from infectious disease data
Notice bibliographique
Résumé
Theoretical models are typically developed through a deductive process where a researcher formulates a system of dynamic equations from hypothesized mechanisms. Recent advances in algorithmic methods can discover dynamic models inductively-directly from data. Most previous research has tested these methods by rediscovering models from synthetic data generated by the already known model. Here we apply Sparse Identification of Nonlinear Dynamics (SINDy) to discover mechanistic equations for disease dynamics from case notification data for measles, chickenpox, and rubella. The discovered models provide a good qualitative fit to the observed dynamics for all three diseases, However, the SINDy chickenpox model appears to overfit the empirical data, and recovering qualitatively correct rubella dynamics requires using power spectral density in the goodness-of-fit criterion. When SINDy uses a library of second-order functions, the discovered models tend to include mass action incidence and a seasonally varying transmission rate-a common feature of existing epidemiological models for childhood infectious diseases. We also find that the SINDy measles model is capable of out-of-sample prediction of a dynamical regime shift in measles case notification data. These results demonstrate the potential for algorithmic model discovery to enrich scientific understanding by providing a complementary approach to developing theoretical models.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».