Modelamiento estocástico de la evolución de la trasmisión de virus altamente contagiosos en lugares concurridos

• Published in: Revista UIS ingenierías (En línea) Vol. 20; no. 1; pp. 89 - 102
• Main Authors: Fedosov, Valery, Fedósova, Alina, Buitrago Suescún, Óscar Yecid
• Format: Journal Article
• Language: Spanish
• Published: 2021
• Subjects: aglomeraciones; algorithm; algoritmo; autoridades sanitarias; biosecurity protocols; comportamiento estocástico; contagio; contagion; COv; COVID 19; crowd; distanciamiento social; experimentos numéricos; health authority; mathematical modeling; modelamiento matemático; normas de bioseguridad; numerical experiments; SARS; social distancing; stochastic behavior; trasmisión de virus; virus transmission
• ISSN: 1657-4583; 2145-8456; 2145-8456

A mathematical model is proposed for stochastic estimation of the number of the SARS-COv-2 virus infected person in places where there is a high concentration of population, such as shopping centers or other closed spaces. The aim is to obtain a mathematical model of virus propagation in closed spaces calculating the number of infected depending on compliance or violation of safe distances and compliance with protection standards, as well as a heuristic algorithm for their solution. Mathematical modeling was used to research the virus transmission situation and to develop a heuristic algorithm for the solution of the obtained mathematical model. The programming, the numerical experiments and the figures were constrained in MATLAB. The numerical experiments obtained for some cases show the dependence between the number of new infected with non-compliance of the recommendations for social distancing and the use of personal protection elements. The model is open to additions and improvements and may be of interest to support the decisions making process of the health and administrative authorities. The algorithm solves the proposed mathematical model to track virus transmission when the recommended safe and secure distances are not fulfilled. The application of the algorithm allows to propose controls in complex and unpredictable situations of epidemic development in population concentrations, so it can be used to improve the quality of proactive medical measures and other related decisions. Se propone un modelo matemático para la estimación estocástica del número de portadores de virus SARS-COv-2 en lugares donde hay alta concentración de población como centros comerciales u otros espacios cerrados. El objetivo de trabajo es obtener un modelo matemático de propagación de virus en espacios cerrados calculando el número de portadores nuevos dependiendo del cumplimiento o violación de las distancias seguras y de normas de protección, así como un algoritmo heurístico para su solución. Se recurrió al modelamiento matemático para abordar la situación de transmisión de virus y desarrollar un algoritmo heurístico para la solución del modelo matemático obtenido. La programación, los experimentos numéricos y los gráficos se realizaron en MATLAB. Los experimentos numéricos obtenidos para diferentes casos muestran la dependencia que existe entre la cantidad de nuevos portadores de virus con el no cumplimiento de las recomendaciones de distanciamiento social y de uso de elementos de protección personal. El modelo está abierto a complementos y mejoras y puede ser de interés para soportar la toma de decisiones que deben tomar las autoridades sanitarias y administrativas. El algoritmo resuelve el modelo matemático propuesto para rastrear la transmisión del virus cuando no se cumplen distancias seguras y de protección recomendadas. La aplicación del algoritmo permite proponer controles en situaciones complejas y poco predecibles de desarrollo epidémico en concentraciones de población, por lo que puede utilizarse para mejorar la calidad de las medidas médicas proactivas y demás decisiones relacionadas.