Physics-Informed GNN Epidemic Forecasting via Double-Layer Dynamic Model

流行病模型 图层(电子) 计算机科学 统计物理学 物理 材料科学 纳米技术 医学 环境卫生 人口
作者
Hongyuan Diao,Guihua Wen,Shiting Xu,Wenguang Hu,Fuzhong Nian
出处
期刊:IEEE Transactions on Computational Social Systems [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:12 (6): 4547-4560 被引量:4
标识
DOI:10.1109/tcss.2025.3555723
摘要

Online social networks serve as an essential platform for human behavior, making the exploration of their impact on epidemic spread a significant issue. This study utilizes the research methodology of propagation dynamics to quantify the interaction between information dissemination in social networks and virus diffusion in physical networks. The double-layer dynamic model was constructed, introducing the concept of dynamic transmission probabilities. The dynamic infection probability of disease transmission incorporates the information immunization effect, where wide-spread information dissemination leads to spontaneous immune behavior among the population. The dynamic transmission probability of information spread incorporates the fear effect, where a surge in mortality rates triggers exponential information dissemination. Mathematical derivations, parameter analyses, and simulation experiments were initially conducted. Subsequently, the differential equations of the double-layer network dynamic model were used to propose the new double-layer dynamic module. Thus, this article proposes a novel epidemic forecasting framework called physics-informed graph neural network (PIGNN). Extensive experiments show that our proposed PIGNN model outperforms the state-of-the-art method. Meanwhile, the double-layer network dynamic model was demonstrated to capture real-world phenomena vividly.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
娇气的夜云完成签到,获得积分10
刚刚
111发布了新的文献求助10
1秒前
雨田完成签到,获得积分10
1秒前
2秒前
2秒前
3秒前
3秒前
学习土土完成签到,获得积分10
4秒前
科研通AI6.2应助Liang采纳,获得10
4秒前
NexusExplorer应助le采纳,获得10
4秒前
852应助willing-li采纳,获得10
5秒前
蜘蛛网发布了新的文献求助10
5秒前
6秒前
开放珊发布了新的文献求助10
6秒前
无私水卉发布了新的文献求助20
6秒前
6秒前
领导范儿应助zimo采纳,获得10
6秒前
南洲发布了新的文献求助30
6秒前
英吉利25发布了新的文献求助10
7秒前
lemon发布了新的文献求助10
7秒前
8秒前
忆枫发布了新的文献求助10
8秒前
CodeCraft应助毗昙采纳,获得10
9秒前
9秒前
祺时发布了新的文献求助10
10秒前
12秒前
昏睡的朝雪完成签到,获得积分20
12秒前
14秒前
14秒前
wjk发布了新的文献求助10
14秒前
Maestro_S发布了新的文献求助150
15秒前
武安发布了新的文献求助10
15秒前
16秒前
youngjs完成签到,获得积分10
17秒前
英姑应助lemon采纳,获得10
17秒前
开放珊完成签到,获得积分10
17秒前
17秒前
毗昙发布了新的文献求助10
18秒前
18秒前
19秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
HYDROLYSE ACIDE DE QUELQUES DIOXASPIROCYCLANES 1314
Essentials of Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, 4th Edition 800
Navigating Normative Orders. Interdisciplinary Perspectives 800
1 Peter and Christ's Descent to the Dead in Its Early Christian Reception 700
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7747815
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9296109
关于积分的说明 20233424
捐赠科研通 7329094
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3308716
关于科研通互助平台的介绍 2460470
邀请新用户注册赠送积分活动 2320653