Improving outbreak forecasts through model augmentation
Notice bibliographique
Résumé
Accurate forecasts of disease outbreaks are critical for effective public health responses, management of healthcare surge capacity, and communication of public risk. There are a growing number of powerful forecasting methods that fall into two broad categories-empirical models that extrapolate from historical data, and mechanistic models based on fixed epidemiological assumptions. However, these methods often underperform precisely when reliable predictions are most urgently needed-during periods of rapid epidemic escalation. Here, we introduce epimodulation, a hybrid approach that integrates fundamental epidemiological principles into existing predictive models to enhance forecasting accuracy, especially around epidemic peaks. When applied to empirical and machine learning forecasting methods (Autoregressive Integrated Moving Average, Holt-Winters, gradient-boosting machines, Prophet, and spline models), epimodulation improved overall prediction accuracy by an average of 12.3% (range: 8.5 to 18.7%) for COVID-19 hospital admissions and by 32.9% (range: 24.2 to 43.7%) for influenza hospital admissions; accuracy during epidemic peaks improved even further, by an average of 27.9% and 43.8%, respectively. Epimodulation also substantially enhanced the performance of complex forecasting methods, including the COVID-19 Forecast Hub ensemble model, demonstrating its broad utility in improving forecast reliability at critical moments in disease outbreaks.
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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 | 0,003 | 0,012 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| 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 ».