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Modélisation d'une épidémie

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Projet de Pratique du Calcul Scientifique

Modélisation d'une épidémie sous Julia

Actuellement il y a deux fichiers :

  • SIR_models.jl
  • Diffusion_model.jl

Table of Contents

Modèle SIR

Premier modèle simple qui se base sur un système d'équation relativement basique.
On note S la population susceptible d'avoir le virus,
I la population infectée par le virus,
et R la population guérit ou morte du virus,
On a ainsi les équations suivantes: $$ \frac{dS}{dt} = - \frac{\beta SI}{N} $$ $$ \frac{dI}{dt} = \frac{\beta SI}{N} - \gamma I $$ $$ \frac{dR}{dt} = \gamma I $$

avec $N = S + I + R$
Ceci correspond au modèle SIR.

Lorsqu'executé le document créera des courbes grace à PyPlot qu'il faut avoir installé.

TODO

  • Existence et Unicité de la solution
  • Point fixes
  • Stabilité
  • Invariants
  • Comportement global.

Modèle diffusion

On reprend les mêmes équations que précédement mais en y ajoutant de la diffusion. Lorsqu'executé le document créera des courbes grace à PyPlot qu'il faut avoir installé.
Attention il faut que \frac{Ddt}{dx^2} < \frac{1}{2}

TODO

  • Conditions limites
  • Dérivation de cette ́equation
  • Rôle de D
  • Points fixes
  • Invariants
  • Comportement global des solutions
  • Comment valider votre résultat ?
  • Faire une ́etude de stabilité de la méthode d’Euler explicite sur $\dot{x}=−\lambda x,λ &gt;0$
  • Puis sur ̇$\dot{x}=−Ax$ où A est une matrice symétrique définie positive.
  • En déduire une relation entre $∆t$ et $∆x$ pour le cas de l’équation de la chaleur. Que se passe-t-il si cette condition n’est pas vérifiée ?
  • A quelle erreur vous attendez-vous en fonction de $∆x$ et $∆t$? Vérifier numériquement.
  • Implémentez la méthode d’Euler implicite pour cette ́equation, et résolvez le système obtenir par la méthode de Newton.
  • Peut-on garantir la convergence de la méthode de Newton?
  • Quelle est la complexité de cet algorithme par rapport au nombre de points $N$? Utiliser une méthode d’inversion itérative.
  • Quel est le coût par itération en fonction de $N$? Quel est le coût total ?

Développement

TODO

  • Maths: Etude d’existence et d’unicité de solutions (recherche bibliographique),analyse de stabilité d’EDP...
  • Méthodes d’intégration: essayer d’autres méthodes (ordre supérieur, méthodes avec contrôle d’erreur...), utiliser des bibliothèques existantes...
  • Résolution d’équations: utiliser une méthode de Krylov, utiliser des bibliothèques existantes...
  • Modélisation:
    • Changer de classe de modèle (modèle stochastique, à agents...),
    • Complexifier celui-ci (SEIR),
    • Utiliser un modèle pour illustrer ou répondre à une question pratique (comment confiner une population,
    • Quelle stratégie pour minimiser le nombre de morts, impact ́economique...)
  • Données: calibrer le modèle, tenter de prédire l’évolution, à partir de quand dans une épidémie peut-on raisonnablement extrapoler une courbe...
  • Informatique: optimiser le code, le paralléliser, faire une interface graphique..

Requirement

  • PyPlot

About

Modélisation d'une épidémie


Languages

Language:Jupyter Notebook 99.9%Language:Julia 0.1%