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Enregistrement W4376636641 · doi:10.1101/2023.05.15.23289989

Retrospective evaluation of short-term forecast performance of ensemble sub-epidemic frameworks and other time-series models: The 2022-2023 mpox outbreak across multiple geographical scales, July 14 <sup>th</sup> , 2022, through February 26th, 2023

2023· preprint· en· W4376636641 sur OpenAlexaboutno aff
Amanda Bleichrodt, Ruiyan Luo, Alexander Kirpich, Gerardo Chowell

Notice bibliographique

RevuemedRxiv · 2023
Typepreprint
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueZoonotic diseases and public health
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesGeorgia State UniversityNational Science Foundation
Mots-clésAutoregressive integrated moving averageContext (archaeology)Mean squared errorPsychological interventionStatisticsPrediction intervalEconometricsDemographyGeographyMathematicsTime seriesMedicine

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract In May 2022, public health officials noted an unprecedented surge in mpox cases in non-endemic countries worldwide. As the epidemic accelerated, multi-model forecasts of the epidemic’s trajectory were critical in guiding the implementation of public health interventions and determining policy. As the case levels have significantly decreased as of early September 2022, evaluating model performance is essential to advance the growing field of epidemic forecasting. Using laboratory-confirmed mpox case data from the Centers for Disease Control and Prevention (CDC) and Our World in Data (OWID) teams through the week of January 26th, 2023, we generated retrospective sequential weekly forecasts (e.g., 1-4-weeks) for Brazil, Canada, France, Germany, Spain, the United Kingdom, the USA, and at the global scale using models that require minimal input data including the auto-regressive integrated moving average (ARIMA), general additive model (GAM), simple linear regression (SLR), Facebook’s Prophet model, as well as the sub-epidemic wave (spatial-wave) and n -sub-epidemic modeling frameworks. We assess forecast performance using average mean squared error (MSE), mean absolute error (MAE), weighted interval score (WIS), 95% prediction interval coverage (95% PI coverage), and skill scores. Average Winkler scores were used to calculate skill scores for 95% PI coverage. Overall, the n -sub-epidemic modeling framework outcompeted other models across most locations and forecasting horizons, with the unweighted ensemble model performing best across all forecasting horizons for most locations regarding average MSE, MAE, WIS, and 95% PI coverage. However, many locations had multiple models performing equally well for the average 95% PI coverage. The n -sub-epidemic and spatial-wave frameworks improved considerably in average MSE, MAE, and WIS, and Winkler scores (95% PI coverage) relative to the ARIMA model. Findings lend further support to sub-epidemic frameworks for short-term forecasting epidemics of emerging and re-emerging infectious diseases. Summary In the face of many unknowns (i.e., transmission, symptomology) posed by the unprecedented 2022-2023 mpox epidemic, near real-time short-term forecasts of the epidemic’s trajectory were essential in intervention implementation and guiding policy. As case levels continue to dissipate, evaluating the modeling strategies used in producing real-time forecasts is critical to refine and grow the field of epidemiological forecasting. Here, we systematically evaluate the performance of an ensemble n -sub-epidemic and related sub-epidemic wave (spatial-wave) modeling frameworks against ARIMA, GAM, Prophet, and SLR models in producing sequential retrospective weekly (1-4 week) forecasts of mpox cases for the highest burdened countries (i.e., Brazil, Canada, France, Germany, Spain, the United Kingdom, and the United States) and on a global scale. Overall, the n -sub-epidemic framework outperformed all other models most frequently, followed closely in success by the spatial-wave framework, GAM, and ARIMA models regarding average MSE, MAE, and WIS metrics. The n -sub-epidemic unweighted model and spatial-wave framework performed best overall based on average 95% PI coverage, and we noted widespread success for both frameworks in average Winkler scores. The considerable success seen with both frameworks highlights the continued utility of sub-epidemic methodologies in producing short-term forecasts and their potential application to other epidemiologically different diseases.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,005
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,007
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,048
Score d'incertitude au seuil0,096

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0050,007
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

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.

Tête enseignante Opus0,055
Tête enseignante GPT0,327
Écart entre enseignants0,272 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations4
Publié2023
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Résumé présentoui

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