Optimal Control of Infectious Diseases Using the Artificial Neural Networks

Publish Year: 1402
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: English
View: 70

This Paper With 16 Page And PDF Format Ready To Download

  • Certificate
  • من نویسنده این مقاله هستم

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این Paper:

شناسه ملی سند علمی:

JR_COAM-8-2_002

تاریخ نمایه سازی: 15 آذر 1402

Abstract:

This paper presents a novel approach using artificial neural networks to solve the SEIR (Susceptible‎, ‎Exposed‎, ‎Infected‎, ‎and Recovered) model of infectious diseases based on dynamical systems‎. ‎Optimal control techniques are employed to determine a vaccination schedule for a standard SEIR epidemic model‎. ‎The multilayer perceptron is utilized to approximate the state and co-state functions of the SEIR model and to solve the optimal control problem by utilizing a nonlinear programming approach‎. By constructing a loss function and using Pontryagin's Minimum Principle (PMP) for the SEIR model, a minimization problem is defined, ‎a minimization problem is defined‎, ‎and the approximate solution of the Hamiltonian system is computed‎. ‎This method is compared with the fourth-order Runge-Kutta method. The proposed approach's effectiveness is demonstrated through illustrative examples.

Authors

Rasoul Heydari Dastjerdi

Department of Mathematics‎, ‎Payame Noor University (PNU)‎, ‎P.O‎. ‎BOX ۱۹۳۹۵-۴۶۹۷‎, ‎Tehran‎, ‎Iran.

Ghasem Ahmadi

Department of Mathematics‎, ‎Payame Noor University (PNU)‎, ‎P.O‎. ‎BOX ۱۹۳۹۵-۴۶۹۷‎, ‎Tehran‎, ‎Iran.

Mahmood Dadkhah

Department of Mathematics‎, ‎Payame Noor University (PNU)‎, ‎P.O‎. ‎BOX ۱۹۳۹۵-۴۶۹۷‎, ‎Tehran‎, ‎Iran.

Ayatollah Yari

Department of Mathematics‎, ‎Payame Noor University (PNU)‎, ‎P.O‎. ‎BOX ۱۹۳۹۵-۴۶۹۷‎, ‎Tehran‎, ‎Iran.

مراجع و منابع این Paper:

لیست زیر مراجع و منابع استفاده شده در این Paper را نمایش می دهد. این مراجع به صورت کاملا ماشینی و بر اساس هوش مصنوعی استخراج شده اند و لذا ممکن است دارای اشکالاتی باشند که به مرور زمان دقت استخراج این محتوا افزایش می یابد. مراجعی که مقالات مربوط به آنها در سیویلیکا نمایه شده و پیدا شده اند، به خود Paper لینک شده اند :
  • Acar E., Ozerdem M.S., Akpolat V. (۲۰۰۱). “Diabetes mellitus forecast ...
  • Afshar S., Abdolrahmani F. (۲۰۱۱). “Recognition and prediction of leukemia ...
  • Avila E., Rivero E., Emilio G. (۲۰۱۷). “Global dynamics of ...
  • Boni M.F., Manh B.H., Thai P.Q., Farrar J., Hien N.T., ...
  • Cheng T., Lewis F.L., Abu-Khalaf M. (۲۰۰۷). “Fixed-final-time constrained optimal ...
  • Chowdhury D.R., Chatterjee M., Samanta R.K. (۲۰۱۱). “An artificial neural ...
  • De la Sen M., Alonso-Quesada S. (۲۰۱۱). “Vaccination strategies based ...
  • De la Sen M., Ibeas A., Alonso-Quesada S. (۲۰۱۲). “On ...
  • Effati S., Pakdaman M. (۲۰۱۳). “Optimal control problem via neural ...
  • Greenhalgh D. (۱۹۹۲). “Some results for an SEIR epidemic model ...
  • Greenhalgh D. (۱۹۹۷). “Hopf bifurcation in epidemic models with a ...
  • Greenhalgh D., Moneim I.A. (۲۰۰۳). “SIRS epidemic model and simulations ...
  • Haykin S. (۲۰۰۷). “Neural networks: A comprehensive foundation”, ۳rd editions ...
  • Jan R., Xiao Y. (۲۰۱۹). “Effect of pulse vaccination on ...
  • Keckman V. (۲۰۰۱). “Learning and soft computing”, MIT press, Cambridge, ...
  • Khemphila A., Boonjing V. (۲۰۱۱). “Heart disease classification using neural ...
  • Kirk D. (۲۰۰۴). “Optimal control theory an introduction”, Dover Publications, ...
  • Kumar M., Yadav N. (۲۰۱۱). “Multilayer perceptrons and radial basis ...
  • Lagaris I.E., Likas A. (۲۰۱۲). “Hamilton–Jacobi theory over time scales ...
  • Lenhart S., Workman J. (۲۰۰۷). “Optimal control applied to biological ...
  • Li X., Fang B. (۲۰۰۹). “Stability of an age-structured SEIR ...
  • Li G., Jin Z. (۲۰۰۵). “Global stability of a SEIR ...
  • Li M.Y., Muldowney J.S. (۲۰۰۱). “Global dynamics of a SEIR ...
  • Li M.Y., Muldowney J.S., Wang L.C., Karsai J. (۱۹۹۹). “Global ...
  • Mansoori A., Eshaghnezhad M., Effati S. (۲۰۱۹). “Recurrent neural network ...
  • McAsey M., Mou L., Weimin W. (۲۰۱۲). “Convergence of the ...
  • Mohammadi M., Mansoori A. (۲۰۱۸). “A projection neural network for ...
  • Moneim I.A. (۲۰۱۱). “Different vaccination strategies for measles diseases: A ...
  • Moneim I.A. (۲۰۱۳). “Efficiency of different vaccination strategies for childhood ...
  • Moneim I.A. (۲۰۱۶). “Modeling and simulation of the spread of ...
  • Moneim I.A., Greenhalgh D. (۲۰۰۵). “Threshold and stability results for ...
  • Moneim I.A., Khalil H.A. (۲۰۱۵). “Modelling and simulation of the ...
  • Muller B., Reinhardt J., Strickland M.T. (۲۰۰۲). “Neural networks: An ...
  • Nazemi A.R., Effati S. (۲۰۱۳). “An application of a merit ...
  • Nazemi A., Karami R. (۲۰۱۷). “A neural network approach for ...
  • Nazemi A.R., Omidi F. (۲۰۱۲). “A capable neural network model ...
  • Neilan R.M., Lenhart S. (۲۰۱۰). “An introduction to optimal control ...
  • Nishiur H., Inaba H. (۲۰۱۱). “Estimation of the incubation period ...
  • Pontryagin L.S., Boltyanskii V.G., Gamkrelize R.V., Mishchenko E.F. (۱۹۶۲). “The ...
  • Rausanu S., Grosan C. (۲۰۱۴). “A hierarchical network model for ...
  • Samanta G.P., Sen P., Maiti A. (۲۰۱۶). “A delayed epidemic ...
  • Sasuzzoha M., Singh M., Lucy D. (۲۰۱۳). “Parameter estimation of ...
  • Shi J., Chui D.M. (۲۰۱۲). “Extract knowledge from site-sampled data ...
  • Shirvany Y., Hayati M., Moradian R. (۲۰۰۹). “Multilayer perceptron neural ...
  • Shulgin B., Stone L., Agur Z. (۱۹۹۸). “Pulse vaccination strategy ...
  • Stone L., Shulgin B., Agur Z. (۲۰۰۰). “Theoretical examination of ...
  • Vrabie D., Lewis F.L. (۲۰۰۹). “Neural network approach to continuous-time ...
  • Yu X., Wu L., Xu C., Hu Y., Ma C. ...
  • Zhang J., Ma Z. (۲۰۰۳). “Global stability of SEIR model ...
  • نمایش کامل مراجع