De onderzoekers voorspellen de evolutie van de besmettingen, één dag tot enkele dagen op voorhand.
Technische Universiteit Eindhoven

Nederlandse onderzoekers voorspellen evolutie corona met modellen uit 1845 van Belgische wiskundige

Door modellen voor de groei van populaties los te laten op wereldwijde coronadata zijn Eindhovense datawetenschappers in staat om het te verwachten aantal nieuwe besmettingen en doden als gevolg van het SARS-CoV-2 virus te berekenen voor de nabije toekomst. Voor zeven landen – China, Zuid-Korea, Iran, Italië, Frankrijk, de VS en Nederland – is een nauwkeurige voorspelling mogelijk van één tot drie dagen vooruit. Voor sommige landen kunnen ze ook een schatting maken van het maximum aantal bevestigde infecties.  

Voor Nederland konden de onderzoekers enkel een voorspelling voor een dag op voorhand maken van het aantal infecties. Ze verwachten een toename van 21 procent en een totaal van 1.379 gevallen.

De onderzoekers benadrukken dat het slechts gaat om een voorlopige schatting. Door een gebrek aan gegevens en een recente verandering in het beleid van de Nederlandse overheid in verband met de testen voor het virus, is het voorlopig niet mogelijk een voorspelling voor een langere periode te maken, en al helemaal niet van het maximum aantal gevallen, zo zeggen ze. 

De onderzoekers verwachten een gelijkaardige of iets grotere toename van het aantal gevallen in de VS en Frankrijk, landen waarvan de aantallen infecties min of meer die van Nederland weerspiegelen. 

Het aantal infecties en doden in China blijft de komende dagen stabiel, volgens de onderzoekers. In Iran en Zuid-Korea begint de groei in aantal infecties de komende dagen af te vlakken. Het uiteindelijke maximum voor Zuid-Korea en Iran schatten de onderzoekers momenteel op respectievelijk ruim 8.800 en 10.000 besmettingen.  In Italië zet de forse stijging naar verwachting verder door.

(lees verder onder de foto)

Een vrouw met een mondmasker in Azië.

"Wij zijn data scientists, hier moesten we iets mee"

“Wereldwijd zijn onderzoekers bezig de groei van coronabesmettingen te analyseren, maar het daadwerkelijk doen van nauwkeurige voorspellingen is vrij lastig”, zei Edwin van den Heuvel, hoogleraar statistiek aan de Technische Universiteit Eindhoven (TU/e). Samen met twee collega’s liet hij zijn kennis van statistiek en groeicurves los op de coronadata om deze zeer gewilde berekeningen te maken. “We zijn data scientists, hier moesten we iets mee.” 

Het lijkt misschien triviaal om de lijn van besmettingen door te trekken, maar volgens Van den Heuvel komt hier echt wel het nodige bij kijken. "De vraag is steeds wanneer de toename gaat afvlakken, waar zit het maximum?"

Voor China, Zuid-Korea en Iran konden de onderzoekers het eerst een inschatting maken voor het aantal nieuwe besmettingen door het virus voor de eerstvolgende drie dagen, met een nauwkeurigheid van ruim 81%. Voor Italië lukte dit voor één dag vooruit, later volgden ook de VS en Nederland dankzij voldoende betrouwbare data. 

Intussen hebben de geleerden een evaluatie gepubliceerd van de eerste vijf dagen van voorspellingen, vergeleken met de gepubliceerde cijfers. Ze melden een bevredigende nauwkeurigheid voor de voorspelling van de bevestigde gevallen, waarbij 85 procent van de voorspellingen vallen in de 5 procent foutenmarge.

Wel zoeken ze nog naar een verklaring voor de onverwachte toename van het aantal bevestigde gevallen in Italië, vooral als die vergeleken wordt met Zuid-Korea. De onderzoekers denken dat die toename verband kan houden met verschillen in de percentages bevestigde gevallen en met het beleid in verband met de testen naar het virus.

“We blijven ons model verbeteren, zodat we nog verder en nauwkeuriger vooruit kunnen voorspellen”, zei van den Heuvel.

Ook gaan de onderzoekers kijken naar het effect van maatregelen en de opbouw van de bevolking in China. “Hiermee hopen we sneller te kunnen voorspellen waar het maximum zit, zodat we weten hoeveel mensen er in totaal besmet zullen raken of overlijden als gevolg van het virus”, aldus van den Heuvel. "Ook hopen we hiermee inzicht te krijgen in welke factoren het aantal besmettingen en doden beinvloeden."

(lees verder onder de foto)

Een tekening van Pierre François Verhulst van rond 1850.
Public domain

Populatiemodellen van de Belgische wiskundige Verhulst

Van den Heuvel baseerde zich voor de voorspellingen op de beroemde logistische functie, die ontwikkeld werd door de Belgische wiskundige en demograaf Pierre François Verhulst rond 1845.

Deze functie beschrijft hoe een populatie groeit door de tijd, en heeft een S-vorm: in het begin groeit de bevolking langzaam, gevolgd door een steeds sterker wordende stijging, die vervolgens afvlakt tot een maximum. 

Dit populatiemodel pasten ze eerst toe op de data uit China. “Het totaal aantal besmettingen voor iedere provincie in China bleek heel precies die logistische groei te volgen”, zei van den Heuvel.

Met de Chinese data konden ze hun voorspellingsmodel kalibreren, om vervolgens onderschattingen voor het maximaal aantal nieuwe besmettingen en doden in andere landen te corrigeren. "Die voorspellingen bleken goed te kloppen voor Iran, Italië en Zuid-Korea."

Op de website van TU/e verschijnt de komende dagen telkens een update van de laatste voorspellingen. U vindt er ook de voorspellingen in tabelvorm en een technisch rapport. De evaluatie van de eerste vijf dagen van voorspellingen vindt u hier. Dit artikel is gebaseerd op een persbericht van de TU/e.

Meest gelezen