Compartmental models are a tool commonly used in epidemiology for the mathematical modelling of the spread of infectious diseases, with their most popular representative being the Susceptible-Infected-Removed (SIR) model and its derivatives. However, current SIR models are bounded in their capabilities to model government policies in the form of non-pharmaceutical interventions (NPIs) and weather effects and offer limited predictive power. More capable alternatives such as agent based models (ABMs) are computationally expensive and require specialized hardware. We introduce a neural network augmented SIR model that can be run on commodity hardware, takes NPIs and weather effects into account and offers improved predictive power as well as counterfactual analysis capabilities. We demonstrate our models improvement of the state-of-the-art modeling COVID-19 in Austria during the 03.2020 to 03.2021 period and provide an outlook for the future up to 01.2024.

共同检测和隔离Covid-19患者对于成功实施缓解策略并最终遏制疾病扩散至关重要。由于在每个国家 /地区进行的每日共同测试数量有限，因此模拟COVID-19的扩散以及目前每种缓解策略的潜在影响仍然是管理医疗保健系统和指导决策者的最有效方法之一。我们介绍了Covidhunter，这是一种灵活而准确的Covid-19爆发模拟模型，评估了当前适用于该地区的缓解措施，可预测Covid-19统计数据（每日案件，住院和死亡人数），并就何种建议提供建议。力量即将进行的缓解措施应该是。 Covidhunter的关键思想是通过模拟考虑到外部因素的影响，例如环境条件（例如气候，温度，湿度，湿度），关注的不同变体，疫苗接种率和缓解措施。 Covidhunter以瑞士为案例研究，估计我们正在经历一场致命的新浪潮，该浪潮将于2022年1月26日达到顶峰，这与我们2020年2月的浪潮非常相似。决策者只有一个选择是为了增加30天的当前缓解措施的强度。与现有模型不同，Covidhunter模型可以准确监视，并预测COVID-19造成的病例，住院和死亡人数。我们的模型可以灵活地进行配置，并且可以易于修改，以在不同的环境条件和缓解措施下对不同方案进行建模。我们在https://github.com/cmu-safari/covidhunter上发布了covidhunter实现的源代码。

背景：COVID-19患者的早期检测和隔离对于成功实施缓解策略并最终遏制疾病扩散至关重要。由于在每个国家 /地区进行的每日共同测试数量有限，因此模拟COVID-19的扩散以及目前每种缓解策略的潜在影响仍然是管理医疗保健系统和指导决策者的最有效方法之一。方法：我们介绍了Covidhunter，这是一种灵活而准确的Covid-19爆发模拟模型，该模型评估了应用于区域的当前缓解措施，并提供有关即将进行的缓解措施的强度的建议。 Covidhunter的关键思想是通过模拟考虑到外部因素的影响，例如环境条件（例如气候，温度，湿度，湿度）和缓解措施。结果：使用瑞士作为案例研究，Covidhunter估计，如果政策制定者放宽30天的缓解措施50％，那么医院病床的日常容量和每日死亡人数平均每天的死亡人数平均增加了5.1倍，则会增加5.1倍谁可能会占用ICU床和呼吸机一段时间。与现有模型不同，Covidhunter模型可以准确监视，并预测COVID-19造成的病例，住院和死亡人数。我们的模型可以灵活地配置，并且可以易于修改，以在不同的环境条件和缓解措施下对不同方案进行建模。可用性：我们在https://github.com/cmu-safari/covidhunter上发布了covidhunter实现的源代码，并展示如何在任何情况下灵活配置我们的模型，并轻松地将其扩展为不同的度量和条件。

Early on during a pandemic, vaccine availability is limited, requiring prioritisation of different population groups. Evaluating vaccine allocation is therefore a crucial element of pandemics response. In the present work, we develop a model to retrospectively evaluate age-dependent counterfactual vaccine allocation strategies against the COVID-19 pandemic. To estimate the effect of allocation on the expected severe-case incidence, we employ a simulation-assisted causal modelling approach which combines a compartmental infection-dynamics simulation, a coarse-grained, data-driven causal model and literature estimates for immunity waning. We compare Israel's implemented vaccine allocation strategy in 2021 to counterfactual strategies such as no prioritisation, prioritisation of younger age groups or a strict risk-ranked approach; we find that Israel's implemented strategy was indeed highly effective. We also study the marginal impact of increasing vaccine uptake for a given age group and find that increasing vaccinations in the elderly is most effective at preventing severe cases, whereas additional vaccinations for middle-aged groups reduce infections most effectively. Due to its modular structure, our model can easily be adapted to study future pandemics. We demonstrate this flexibility by investigating vaccine allocation strategies for a pandemic with characteristics of the Spanish Flu. Our approach thus helps evaluate vaccination strategies under the complex interplay of core epidemic factors, including age-dependent risk profiles, immunity waning, vaccine availability and spreading rates.

由于Covid-19-19疫苗可用，因此没有研究量化不同的灾难疏散策略如何减轻避难所中的大流行风险。因此，我们应用了一个年龄结构化的流行病学模型，称为易感性暴露感染（SEIR）模型，以研究台湾不同的疫苗摄取水平以及在台湾实施的转移方案在多大程度上降低了感染和延迟流行峰值的情况。台湾的转移协议涉及转移因曝光而自我占用的人，从而阻止了他们与集体庇护所的普通公众融合。转移方案，结合足够的疫苗摄取，可以减少相对于没有这种策略的情况，相对于场景，感染的最大数量和延迟爆发。当所有暴露的人的转移是不可能的，或者疫苗的摄取不足时，转移方案仍然很有价值。此外，一组主要由年轻人人口组成的撤离者往往会早日出现大流行峰值，并且在实施转移方案时，多数老年人组的感染比多数老年人多。但是，当不执行转移方案时，多数老年人群体比大多数年轻成人群体高达20％。

在这项工作中，我们评估了人口模型和机器学习模型的合奏，以预测COVID-19大流行的不久的将来的演变，并在西班牙有特殊的用例。我们仅依靠开放和公共数据集，将发生率，疫苗接种，人类流动性和天气数据融合来喂养我们的机器学习模型（随机森林，梯度增强，K-Nearest邻居和内核岭回归）。我们使用发病率数据来调整经典人群模型（Gompertz，Logistic，Richards，Bertalanffy），以便能够更好地捕获数据的趋势。然后，我们整合了这两个模型家族，以获得更强大，更准确的预测。此外，我们已经观察到，当我们添加新功能（疫苗，移动性，气候条件）时，使用机器学习模型获得的预测有所改善，使用Shapley添加说明值分析了每个功能的重要性。就像在任何其他建模工作中一样，数据和预测质量都有多个局限性，因此必须从关键的角度看待它们，如我们在文本中所讨论的那样。我们的工作得出的结论是，这些模型的合奏使用可以改善单个预测（仅使用机器学习模型或仅使用人口模型），并且在由于缺乏相关数据而无法使用隔室模型的情况下，可以谨慎地应用。

COVID-19的大流行提出了对多个领域决策者的流行预测的重要性，从公共卫生到整个经济。虽然预测流行进展经常被概念化为类似于天气预测，但是它具有一些关键的差异，并且仍然是一项非平凡的任务。疾病的传播受到人类行为，病原体动态，天气和环境条件的多种混杂因素的影响。由于政府公共卫生和资助机构的倡议，捕获以前无法观察到的方面的丰富数据来源的可用性增加了研究的兴趣。这尤其是在“以数据为中心”的解决方案上进行的一系列工作，这些解决方案通过利用非传统数据源以及AI和机器学习的最新创新来增强我们的预测能力的潜力。这项调查研究了各种数据驱动的方法论和实践进步，并介绍了一个概念框架来导航它们。首先，我们列举了与流行病预测相关的大量流行病学数据集和新的数据流，捕获了各种因素，例如有症状的在线调查，零售和商业，流动性，基因组学数据等。接下来，我们将讨论关注最近基于数据驱动的统计和深度学习方法的方法和建模范式，以及将机械模型知识域知识与统计方法的有效性和灵活性相结合的新型混合模型类别。我们还讨论了这些预测系统的现实部署中出现的经验和挑战，包括预测信息。最后，我们重点介绍了整个预测管道中发现的一些挑战和开放问题。

随着Covid-19影响每个国家的全球和改变日常生活，预测疾病的传播的能力比任何先前的流行病更重要。常规的疾病 - 展开建模方法，隔间模型，基于对病毒的扩散的时空均匀性的假设，这可能导致预测到欠低，特别是在高空间分辨率下。本文采用替代技术 - 时空机器学习方法。我们提出了Covid-LSTM，一种基于长期短期内存深度学习架构的数据驱动模型，用于预测Covid-19在美国县级的发病率。我们使用每周数量的新阳性案例作为时间输入，以及来自Facebook运动和连通数据集的手工工程空间特征，以捕捉时间和空间的疾病的传播。 Covid-LSTM在我们的17周的评估期间优于Covid-19预测集线器集合模型（CovidHub-Ensemble），使其首先比一个或多个预测期更准确的模型。在4周的预测地平线上，我们的型号平均每县平均50例比CovidHub-Ensemble更准确。我们强调，在Covid-19之前，在Covid-19之前的数据驱动预测的未充分利用疾病传播的预测可能是由于以前疾病缺乏足够的数据，除了最近的时尚预测方法的机器学习方法的进步。我们讨论了更广泛的数据驱动预测的障碍，以及将来将使用更多的基于学习的模型。

电力行业正在大力实施智能网格技术，以提高可靠性，可用性，安全性和效率。该实施需要技术进步，标准和法规的发展以及测试和计划。智能电网载荷预测和管理对于降低需求波动和改善连接发电机，分销商和零售商的市场机制至关重要。在政策实施或外部干预措施中，有必要分析其对电力需求的影响的不确定性，以使系统对需求的波动更加准确。本文分析了外部干预的不确定性对电力需求的影响。它实现了一种结合概率和全局预测模型的框架，使用深度学习方法来估计干预措施的因果影响分布。通过预测受影响实例的反事实分布结果，然后将其与实际结果进行对比来评估因果效应。我们将COVID-19锁定对能源使用的影响视为评估这种干预对电力需求分布的不均匀影响的案例研究。我们可以证明，在澳大利亚和某些欧洲国家的最初封锁期间，槽通常比峰值更大的下降，而平均值几乎不受影响。

急诊部门（EDS）是葡萄牙国家卫生服务局的基本要素，可作为具有多样化和非常严重医疗问题的用户的切入点。由于ED的固有特征；预测使用服务的患者数量特别具有挑战性。富裕和医疗专业人员人数之间的不匹配可能会导致提供的服务质量下降，并造成对整个医院产生影响的问题，并从其他部门征用医疗保健工作者以及推迟手术。 。 ED人满为患的部分是由非紧急患者驱动的，尽管没有医疗紧急情况，但诉诸于紧急服务，几乎占每日患者总数的一半。本文描述了一种新颖的深度学习体系结构，即时间融合变压器，该结构使用日历和时间序列协变量来预测预测间隔和4周期间的点预测。我们得出的结论是，可以预测葡萄牙健康区域（HRA）（HRA）的平均绝对百分比误差（MAPE）和均方根误差（RMSE）为84.4102人/天的平均绝对百分比误差（MAPE）。本文显示了支持使用静态和时间序列协变量的多元方法的经验证据，同时超越了文献中常见的其他模型。

背景：最近，在疫苗接种率相对较高的地区，已经报告了大量的每日CoVID-19例阳性病例。因此，助推器疫苗接种已成为必要。此外，尚未深入讨论由不同变体和相关因素引起的感染。具有较大的变异性和不同的共同因素，很难使用常规数学模型来预测Covid-19的发生率。方法：基于长期短期记忆的机器学习被应用于预测新每日阳性病例（DPC），严重病例，住院病例和死亡的时间序列。从以色列等疫苗接种率高的地区获得的数据与日本其他地区的当前数据混合在一起，以考虑疫苗接种的潜在影响。还考虑了症状感染提供的保护，从疫苗接种的人口效力以及病毒变异的减弱保护，比率和感染性的降低。为了代表公共行为的变化，分析还包括通过社交媒体进行的公共流动性和通过社交媒体的互动。研究结果：比较特拉维夫，以色列观察到的新DPC，表征疫苗接种效果的参数和免受感染的减弱保护； 5个月后第二剂量的疫苗接种效率和三角变体感染后两周后的第三剂量分别为0.24和0.95。使用有关疫苗接种效果的提取参数，复制了日本三个县的新病例。

Flooding is one of the most disastrous natural hazards, responsible for substantial economic losses. A predictive model for flood-induced financial damages is useful for many applications such as climate change adaptation planning and insurance underwriting. This research assesses the predictive capability of regressors constructed on the National Flood Insurance Program (NFIP) dataset using neural networks (Conditional Generative Adversarial Networks), decision trees (Extreme Gradient Boosting), and kernel-based regressors (Gaussian Process). The assessment highlights the most informative predictors for regression. The distribution for claims amount inference is modeled with a Burr distribution permitting the introduction of a bias correction scheme and increasing the regressor's predictive capability. Aiming to study the interaction with physical variables, we incorporate Daymet rainfall estimation to NFIP as an additional predictor. A study on the coastal counties in the eight US South-West states resulted in an $R^2=0.807$. Further analysis of 11 counties with a significant number of claims in the NFIP dataset reveals that Extreme Gradient Boosting provides the best results, that bias correction significantly improves the similarity with the reference distribution, and that the rainfall predictor strengthens the regressor performance.

在撰写本文时，Covid-19（2019年冠状病毒病）已扩散到220多个国家和地区。爆发后，大流行的严肃性使人们在社交媒体上更加活跃，尤其是在Twitter和Weibo等微博平台上。现在，大流行特定的话语一直在这些平台上持续数月。先前的研究证实了这种社会产生的对话对危机事件的情境意识的贡献。案件的早期预测对于当局估算应对病毒的生长所需的资源要求至关重要。因此，这项研究试图将公共话语纳入预测模型的设计中，特别针对正在进行的波浪的陡峭山路区域。我们提出了一种基于情感的主题方法，用于设计与公开可用的Covid-19相关Twitter对话中的多个时间序列。作为用例，我们对澳大利亚Covid-19的日常案例和该国境内产生的Twitter对话实施了拟议的方法。实验结果：（i）显示了Granger导致每日COVID-19确认案例的潜在社交媒体变量的存在，并且（ii）确认这些变量为预测模型提供了其他预测能力。此外，结果表明，用于建模的社交媒体变量包含了48.83--51.38％的RMSE比基线模型的改善。我们还向公众发布了大型Covid-19特定地理标记的全球推文数据集Megocov，预计该量表的地理标记数据将有助于通过其他空间和时间上下文理解大流行的对话动态。

流行病学中的数学模型是一种不可或缺的工具，可以确定传染病的动态和重要特征。除了他们的科学价值之外，这些模型通常用于在正在进行的爆发期间提供政治决策和干预措施。然而，通过将复杂模型连接到真实数据来可靠地推断正在进行的爆发的动态仍然很难，并且需要费力的手动参数拟合或昂贵的优化方法，这些方法必须从划痕中重复给定模型的每个应用。在这项工作中，我们用专门的神经网络的流行病学建模的新组合来解决这个问题。我们的方法需要两个计算阶段：在初始训练阶段中，描述该流行病的数学模型被用作神经网络的教练，该主管是关于全球可能疾病动态的全球知识。在随后的推理阶段，训练有素的神经网络处理实际爆发的观察到的数据，并且揭示了模型的参数，以便实际地再现观察到的动态并可可靠地预测未来的进展。通过其灵活的框架，我们的仿真方法适用于各种流行病学模型。此外，由于我们的方法是完全贝叶斯的，它旨在纳入所有可用的关于合理参数值的先前知识，并返回这些参数上的完整关节后部分布。我们的方法在德国的早期Covid-19爆发阶段的应用表明，我们能够获得可靠的概率估计对重要疾病特征，例如生成时间，未检测到的感染部分，症状发作前的传播可能性，以及报告延迟非常适中的现实观测。

目前，Covid-19的发展使研究人员可以收集2年内积累的数据集并将其用于预测分析。反过来，这可以评估更复杂的预测模型的效率潜力，包括具有不同预测范围的神经网络。在本文中，我们介绍了基于两个国家的区域数据：美国和俄罗斯的区域数据，对不同类型的方法进行了一致的比较研究结果。我们使用了众所周知的统计方法（例如，指数平滑），一种“明天”方法，以及一套经过来自各个地区数据的经典机器学习模型。与他们一起，考虑了基于长期记忆（LSTM）层的神经网络模型，这些培训样本的培训样本汇总了来自两个国家 /地区的所有地区：美国和俄罗斯。根据MAPE度量，使用交叉验证进行效率评估。结果表明，对于以确认的每日案例数量大幅增加的复杂时期，最佳结果是由在两国所有地区训练的LSTM模型显示的，显示平均平均绝对百分比误差（MAPE）为18％在俄罗斯为30％，37％，31％，41％，50％的预测范围为14、28和42天。

使用数学模型（例如易感性暴露于易感性的（SEIR）（SEIR），Logistic回归（LR））和一种称为多项式回归方法的机器学习方法进行了对哥伦比亚疾病共同19的分析研究。先前的分析已经对每天的病例，死亡，感染者和暴露于该病毒的人进行了分析，所有这些病例都在550天的时间表中所有人。此外，它使感染扩散的拟合详细介绍了较低的传播误差和统计偏差的最佳方法。最后，提出了四种不同的预防方案，以评估与该疾病有关的每个参数的比率。

使用隔室模型的多种方法已被用于研究Covid-19的大流行，并且使用这些模型的机器学习方法的使用取得了特别明显的成功。我们在这里提出了一种使用“物理知情的神经网络”（PINN）的变体来分析Covid-19美国开发的可访问数据的方法，该方法能够使用模型的知识来帮助学习。我们说明了使用标准PINN方法的挑战，然后如何对网络进行适当和新颖的修改，即使在我们的信息不完整的情况下，网络也可以表现出色。还评估了模型参数的可识别性方面，以及使用小波变换来降低可用数据的方法。最后，我们讨论了神经网络方法与不同参数值模型合作的能力，以及在估计人群中如何有效测试案例的具体应用，从而通过各自提供了美国州的排名测试。

Algorithms that involve both forecasting and optimization are at the core of solutions to many difficult real-world problems, such as in supply chains (inventory optimization), traffic, and in the transition towards carbon-free energy generation in battery/load/production scheduling in sustainable energy systems. Typically, in these scenarios we want to solve an optimization problem that depends on unknown future values, which therefore need to be forecast. As both forecasting and optimization are difficult problems in their own right, relatively few research has been done in this area. This paper presents the findings of the ``IEEE-CIS Technical Challenge on Predict+Optimize for Renewable Energy Scheduling," held in 2021. We present a comparison and evaluation of the seven highest-ranked solutions in the competition, to provide researchers with a benchmark problem and to establish the state of the art for this benchmark, with the aim to foster and facilitate research in this area. The competition used data from the Monash Microgrid, as well as weather data and energy market data. It then focused on two main challenges: forecasting renewable energy production and demand, and obtaining an optimal schedule for the activities (lectures) and on-site batteries that lead to the lowest cost of energy. The most accurate forecasts were obtained by gradient-boosted tree and random forest models, and optimization was mostly performed using mixed integer linear and quadratic programming. The winning method predicted different scenarios and optimized over all scenarios jointly using a sample average approximation method.

自Covid-19爆发以来，文献中出现了大流行动力学的天文次数，其中许多使用易感染的被移除（SIR）和易受感染的被感染（SIR）模型，或其变体，以模拟和研究冠状病毒的蔓延。 SIR和SIR是连续时间模型，是普通微分方程（ODES）的一类初始值问题（IVPS）。还应用了回归和机器学习等离散时间模型来分析CoVID-19大流行数据（例如预测感染情况），但大多数这些方法都使用简化模型，涉及基于先验预先选择的少量输入变量的简化模型知识，或使用非常复杂的模型（例如，深度学习），纯粹关注某些预测目的，并几乎没有注意模型解释性。有相对较少的研究，重点是对固有的时间滞后或延时关系的研究。在再生数（R号），感染病例和死亡之间，分析了从系统思维和动态视角的流行蔓延。本研究首次提出使用系统工程和系统识别方法来构建透明，可解释，解放和可模拟（提示）动态机器学习模型，在COVID引起的R数，感染病例和死亡之间建立联系 - 19。提示模型是基于着名的Narmax（非线性自回归移动平均线与外源投入）模型开发的模型，这可以帮助更好地了解Covid-19大流行性动态。对英国Covid-19数据进行了一个案例研究，详细说明了新发现。所提出的方法和相关的新发现对于更好地理解Covid-19大流行的传播动态非常有用。

当今世界受到新颖的冠状病毒（Covid-19）的严重影响。使用医疗套件来识别受影响的人非常慢。接下来会发生什么，没人知道。世界正面临不稳定的问题，不知道在不久的将来会发生什么。本文试图使用LSTM（长期记忆）对冠状病毒恢复病例进行预后。这项工作利用了258个地区的数据，其纬度和经度以及403天的死亡人数范围为22-01-2020至27-02-2021。具体而言，被称为LSTM的先进基于深度学习的算法对为时间序列数据（TSD）分析提取高度必不可少的特征产生了极大的影响。有很多方法已经用于分析传播预测。本文的主要任务最终在分析使用基于LSTM深度学习的体系结构分析冠状病毒在全球恢复案例中的传播。