Published September 26, 2022 | Version v1
Publication Open

Dynamics of COVID-19 Using SEIQR Epidemic Model

Creators

  • 1. Sacred Heart College
  • 2. University of Mysore
  • 3. Ibb University

Description

The major goal of this study is to create an optimal technique for managing COVID-19 spread by transforming the SEIQR model into a dynamic (multistage) programming problem with continuous and discrete time-varying transmission rates as optimizing variables. We have developed an optimal control problem for a discrete-time, deterministic susceptible class (S), exposed class (E), infected class (I), quarantined class (Q), and recovered class (R) epidemic with a finite time horizon. The problem involves finding the minimum objective function of a controlled process subject to the constraints of limited resources. For our model, we present a new technique based on dynamic programming problem solutions that can be used to minimize infection rate and maximize recovery rate. We developed suitable conditions for obtaining monotonic solutions and proposed a dynamic programming model to obtain optimal transmission rate sequences. We explored the positivity and unique solvability nature of these implicit and explicit time-discrete models. According to our findings, isolating the affected humans can limit the danger of COVID-19 spreading in the future.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

الهدف الرئيسي من هذه الدراسة هو إنشاء تقنية مثالية لإدارة انتشار COVID -19 من خلال تحويل نموذج SEIQR إلى مشكلة برمجة ديناميكية (متعددة المراحل) مع معدلات انتقال متفاوتة زمنيًا ومستمرة كتحسين للمتغيرات. لقد طورنا مشكلة تحكم مثالية لفئة حساسة حتمية (S)، وفئة مكشوفة (E)، وفئة مصابة (I)، وفئة محجورة (Q)، ووباء فئة متعافى (R) مع أفق زمني محدود. تنطوي المشكلة على إيجاد الحد الأدنى من الوظيفة الموضوعية لعملية خاضعة للرقابة تخضع لقيود الموارد المحدودة. بالنسبة لنموذجنا، نقدم تقنية جديدة تعتمد على حلول مشاكل البرمجة الديناميكية التي يمكن استخدامها لتقليل معدل الإصابة وزيادة معدل الاسترداد إلى أقصى حد. وضعنا شروطًا مناسبة للحصول على حلول رتيبة واقترحنا نموذج برمجة ديناميكي للحصول على تسلسل معدل انتقال مثالي. لقد استكشفنا الإيجابية والطبيعة الفريدة لقابلية الحل لهذه النماذج الضمنية والصريحة المتقطعة زمنياً. وفقًا للنتائج التي توصلنا إليها، فإن عزل البشر المتضررين يمكن أن يحد من خطر انتشار كوفيد-19 في المستقبل.

Translated Description (French)

L'objectif principal de cette étude est de créer une technique optimale pour gérer la propagation du COVID-19 en transformant le modèle SEIQR en un problème de programmation dynamique (multi-étapes) avec des débits de transmission continus et discrets variant dans le temps comme variables d'optimisation. Nous avons développé un problème de contrôle optimal pour une épidémie de classe (S) sensible déterministe à temps discret, de classe exposée (E), de classe infectée (I), de classe mise en quarantaine (Q) et de classe récupérée (R) avec un horizon temporel fini. Le problème consiste à trouver la fonction objective minimale d'un processus contrôlé soumis aux contraintes de ressources limitées. Pour notre modèle, nous présentons une nouvelle technique basée sur des solutions de problèmes de programmation dynamique qui peuvent être utilisées pour minimiser le taux d'infection et maximiser le taux de récupération. Nous avons développé des conditions appropriées pour obtenir des solutions monotones et proposé un modèle de programmation dynamique pour obtenir des séquences de débit optimales. Nous avons exploré la positivité et la nature unique de solvabilité de ces modèles implicites et explicites discrets dans le temps. Selon nos résultats, l'isolement des humains touchés peut limiter le risque de propagation de la COVID-19 à l'avenir.

Translated Description (Spanish)

El objetivo principal de este estudio es crear una técnica óptima para gestionar la propagación de COVID-19 mediante la transformación del modelo SEIQR en un problema de programación dinámico (multietapa) con tasas de transmisión continuas y discretas que varían en el tiempo como variables de optimización. Hemos desarrollado un problema de control óptimo para una epidemia de clase (S) susceptible determinista de tiempo discreto, clase (E) expuesta, clase (I) infectada, clase (Q) en cuarentena y clase (R) recuperada con un horizonte de tiempo finito. El problema consiste en encontrar la función objetiva mínima de un proceso controlado sujeto a las limitaciones de los recursos limitados. Para nuestro modelo, presentamos una nueva técnica basada en soluciones de problemas de programación dinámica que se puede utilizar para minimizar la tasa de infección y maximizar la tasa de recuperación. Desarrollamos condiciones adecuadas para la obtención de soluciones monótonas y propusimos un modelo de programación dinámica para obtener secuencias óptimas de velocidad de transmisión. Exploramos la naturaleza positiva y la capacidad de resolución única de estos modelos implícitos y explícitos de tiempo discreto. Según nuestros hallazgos, aislar a los humanos afectados puede limitar el peligro de propagación de COVID-19 en el futuro.

Files

2138165.pdf.pdf

Files (4.5 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:4c8b40af46d4c5c4d7169635cfc28bbd
4.5 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
ديناميكيات كوفيد-19 باستخدام نموذج الوباء SEIQR
Translated title (French)
Dynamique de la COVID-19 à l'aide du modèle épidémique SEIQR
Translated title (Spanish)
Dinámica del COVID-19 utilizando el modelo epidémico SEIQR

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4297105184
DOI
10.1155/2022/2138165

Is supplement to
https://openalex.org/W2602009922 (Other)
https://openalex.org/W2166339378 (Other)
https://openalex.org/W3104183741 (Other)
https://openalex.org/W2077314575 (Other)
https://openalex.org/W4315701745 (Other)
https://openalex.org/W1990290471 (Other)
https://openalex.org/W4380682190 (Other)
https://openalex.org/W2005710836 (Other)
https://openalex.org/W2102386043 (Other)
https://openalex.org/W2945307361 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Yemen

References

  • https://openalex.org/W94176095
  • https://openalex.org/W1994320166
  • https://openalex.org/W2020165868
  • https://openalex.org/W2024125882
  • https://openalex.org/W2026613779
  • https://openalex.org/W2051281180
  • https://openalex.org/W2129796106
  • https://openalex.org/W2144301074
  • https://openalex.org/W2148301044
  • https://openalex.org/W2335001735
  • https://openalex.org/W2549267533
  • https://openalex.org/W2810559759
  • https://openalex.org/W3000883359
  • https://openalex.org/W3003573988
  • https://openalex.org/W3004280078
  • https://openalex.org/W3004397688
  • https://openalex.org/W3006028839
  • https://openalex.org/W3007184227
  • https://openalex.org/W3007580879
  • https://openalex.org/W3008565778
  • https://openalex.org/W3009704479
  • https://openalex.org/W3009876049
  • https://openalex.org/W3010616393
  • https://openalex.org/W3010952109
  • https://openalex.org/W3012922240
  • https://openalex.org/W3013649595
  • https://openalex.org/W3014866318
  • https://openalex.org/W3018422079
  • https://openalex.org/W3019674250
  • https://openalex.org/W3036356470
  • https://openalex.org/W3037019683
  • https://openalex.org/W3045160318
  • https://openalex.org/W3091889883
  • https://openalex.org/W3101490008
  • https://openalex.org/W3112102355
  • https://openalex.org/W3117160299
  • https://openalex.org/W3118490356
  • https://openalex.org/W3126118559
  • https://openalex.org/W3129444810
  • https://openalex.org/W3152867524
  • https://openalex.org/W3155016744
  • https://openalex.org/W3157232419
  • https://openalex.org/W3177225924
  • https://openalex.org/W4200241283
  • https://openalex.org/W4220676602
  • https://openalex.org/W4281680349
  • https://openalex.org/W4292156591