Leveraging deep-learning and unconventional data for real-time surveillance, forecasting, and early warning of respiratory pathogens outbreak
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Controlling re-emerging outbreaks such as COVID-19 is a critical concern to global health. Disease forecasting solutions are extremely beneficial to public health emergency management. This work aims to design and deploy a framework for real-time surveillance, prediction, forecasting, and early warning of respiratory disease. To this end, we selected southern African countries and Canadian provinces, along with COVID-19 and influenza as our case studies. METHODOLOGY: Six different datasets were collected for different provinces of Canada: number of influenza cases, number of COVID-19 cases, Google Trends, Reddit posts, satellite air quality data, and weather data. Moreover, five different data sources were collected for southern African countries whose COVID-19 number of cases were significantly correlated with each other: number of COVID-19 infections, Google Trends, Wiki Trends, Google News, and satellite air quality data. For each infectious disease, i.e. COVID-19 and Influenza for Canada and COVID-19 for southern African countries, data was processed, scaled, and fed into the deep learning model which included four layers, namely, a Convolutional Neural Network (CNN), a Graph Neural Network (GNN), a Gated Recurrent Unit (GRU), and a linear Neural Network (NN). Hyperparameters were optimized to provide an accurate 56-day-ahead prediction of the number of cases. RESULT: The accuracy of our models in real-time surveillance, prediction, forecasting, and early warning of respiratory diseases are evaluated against state-of-the-art models, through Root Mean Square Error (RMSE), coefficient of determination (R2-score), and correlation coefficient. Our model improves R2-score, RMSE, and correlation by up to 55.98 %, 39.71 %, and 44.47 % for 56 days-ahead COVID-19 prediction in Ontario, 34.87 %, 25.52 %, 50.91 % for 8 weeks-ahead influenza prediction in Quebec, and 51.04 %, 32.04 %, and 28.74 % for 56 days-ahead COVID-19 prediction in South Africa, respectively. CONCLUSION: This work presents a framework that automatically collects data from unconventional sources, and builds an early warning system for COVID-19 and influenza outbreaks. The result is extremely helpful to policy-makers and health officials for preparedness and rapid response against future outbreaks.
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 enseignantsNi 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.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 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 source (Gemma direct ou Codex distillé), 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 ».