Informações
Nível de aprovação pela UnB
Aprovado pela UnB
Nome Completo do Proponente
André Luís Brasil Cavalcante
Matrícula UnB
1045041
Unidade acadêmica da UnB
albrasilc@gmail.com
Link Cúrriculo Lattes
Título da Proposta
Modelagem Numérica da Disseminação de Doenças Altamente Transmissíveis Utilizando o Métodos dos Autômatos Celulares - Caso de Estudo: COVID-19
Sumário Executivo da Proposta
A propagação de certos vírus através de uma população pode ser determinada usando um conjunto de equações diferenciais que modelam o crescimento e a deterioração do número de pessoas doentes e saudáveis. Nestes modelos é possível variar o número inicial de indivíduos infectados, a duração da doença, número reprodutivo médio (para quantas pessoas uma pessoa infectada transmite o vírus), número de contatos (quantos indivíduos interagiram com uma pessoa em um dia), a porcentagem da população vacinada e a eficácia da vacinação. Com o uso destes modelos é possível mostrar a mudança nas proporções de pessoas suscetíveis, infectantes, recuperadas e imunizadas com sucesso pela vacina ao longo do tempo. Este projeto de pesquisa pretende avaliar a disseminação do COVID-19 em diferentes cenários nos quais inexiste uma vacina capaz de imunizar as pessoas, com base na definição das variáveis e utilização de um modelo numérico de avanço temporal da propagação do vírus, denominado autômatos celulares. Também pretende ilustrar o conceito de imunidade da população ao COVID-19, exibindo a proporção mínima de indivíduos vacinados necessária para impedir a ocorrência de uma epidemia, em cenários futuros, nos quais a vacina já tenha sido desenvolvida.
Tipo da Proposta
Palavras-chave
Pandemia, Simulação, Covid-19, Disseminação
Número de Integrantes da Equipe
5
Nome dos Integrantes da UnB
Márcio Muniz de Farias, Hervaldo Sampaio Carvalho, Pesquisador doutor, Pesquisador mestre, Pesquisador graduado
Há integrantes externos à UnB?
Não
Possui apoio de Grupo de Pesquisa Certificado pela UnB no CNPq?
Sim
Nome/Link do Grupo de Pesquisa certificado no CNPq pela UnB
dgp.cnpq.br/dgp/espelhogrupo/9043656482092576
Público alvo
Análise do Contexto
Diante do contexto de pandemia que a sociedade mundial e, em particular, a sociedade brasiliense, vivencia no momento atual devido à disseminação do COVID-19, este projeto de pesquisa visa dar subsídios ao enfrentamento contra a pandemia, demonstrando por meio da modelagem numérica da capacidade de disseminação do vírus e consequentemente da epidemia em diversos cenários, tais como diferentes ambientes e culturas. Pretende-se simular cenários nos quais as pessoas usam ou não as medidas de desinfecção, de contato com objetos e de proximidade entre pessoas. Além disso, avaliar o tempo de sobrevivência do vírus em diversos tipos de superfícies, e diferentes tipos de ambientes (escolas ou ao ar livre). Além disso, para cenários futuros de desenvolvimento da vacina contra o COVID-19, demonstrar a importância da vacinação e os efeitos da imunidade da população das comunidades com um surto de doenças altamente infecciosas e transmissíveis.
Breve Fundamentação Teórica
O modelo que se pretende utilizar, fundamentado em equações diferenciais e implementado com o uso dos autômatos celulares, pressupõe que um indivíduo esteja sempre em um dos três estados: ser suscetível à doença, estar infectado com a doença ou ter se recuperado da doença ou falecido. O modelo prevê que o indivíduo nasce suscetível. Se o mesmo contrai a doença, ele se torna infectado, então se recupera ou morre e não é capaz de espalhar a doença ou ser infectado novamente. Pretende-se incluir entre os indivíduos não infectados, um indicador da porcentagem de pessoas que possui algum tipo de comorbidade. Além disso, antecipando-se a cenários futuros da existência de uma vacina, pretende-se alterar as condições iniciais dessas equações diferenciais para levar em consideração como as taxas de vacinação afetam a propagação da doença em uma comunidade. Também serão considerados o efeito da eficácia da vacina. As taxas de eficácia da vacinação serão introduzidas no modelo para mostrar a necessidade de vacinas e como o conceito de imunidade da população funciona com diferentes doenças e em diferentes ambientes.
Objetivos e Metas
O objetivo deste projeto de pesquisa é utilizar o método numérico dos autômatos celulares para resolver um sistema de equações diferenciais capaz de simular a disseminação de doenças altamente transmissíveis.
Como objetivos específicos pretende-se: (i) calibrar o modelo para que possa ser utilizado na previsão da disseminação do COVID-19 em cenários nos quais inexiste uma vacina; (ii) aplicar o modelo para previsões da disseminação do COVID-19 no Distrito Federal; (iii) aplicar o modelo para previsões do avanço da transmissão do COVID-19 e do tempo de sobrevivência do vírus em diversas tipos de superfícies, em diferentes tipos de ambientes (escolas ou ao ar livre); (iv) aplicar o modelo nos mesmos cenários anteriores em situações nas quais a vacina já tenha sido desenvolvida.
Metodologia
A metodologia deste projeto de pesquisa se fundamentará nas seguintes etapas:
Etapa 1: Implementação de código utilizando autômatos celulares no Software Wolfram Mathematica, com finalidade de estimar a disseminação do COVID-19.
Etapa 2: Calibração do modelo com base nos resultados que foram disponibilizado pelo Ministério da Saúde para o COVID-19.
Etapa 3: Utilização do modelo para previsão da disseminação do COVID-19, no contexto do DF e, diante de diferentes cenários de transmissão e diferentes ambientes (escolas/ar livre).
Etapa 4: Utilização do modelo para previsão da disseminação do COVID-19, no contexto de cenários nos quais a vacina já tenha sido desenvolvida.
Resultados Esperados
Os resultados esperados para esta pesquisa são (i) o desenvolvimento de ferramenta para análise da previsão de disseminação do COVID-19; (ii) a calibração da ferramenta para aplicação ao caso do COVID-19; (iii) a utilização da ferramenta para previsão da disseminação do COVID-19, no contexto do DF e, diante de diferentes cenários transmissão e diferentes ambientes (escolas ou ar livre).
Área de Conhecimento
Ciências da Saúde | Ciências Exatas e da Terra | Engenharias
Subárea de Conhecimento
Há previsão de Orçamento proveniente na unidade acadêmica?
Sim
Valor da previsão de financiamento da unidade
O Grupo de Pesquisa Inovações e Tecnologias Aplicadas em Geotecnia Ambiental (GeoFluxo) cadastrado no Diretório dos Grupos de Pesquisa do CNPq detém licença do software Wolfram Mathematica e recursos computacionais, para o período de execução do projeto de pesquisa. Além disso, contará com o cluster de computadores disponível no Laboratório de Infraestruturas (Infralab/FT/UnB).
Cronograma da Execução
O projeto de pesquisa terá duração de 6 meses, podendo se renovar por um período maior, dependendo da necessidade e demanda.
Abril/2020 Implementação do modelo numérico de disseminação de vírus.
Maio/2020 Ajuste e calibração do modelo numérico às características do COVID-19.
Junho/2020 Previsão disseminação do COVID-19, no contexto do DF.
Julho/2020 Previsão disseminação do COVID-19, em diferentes cenários/ambientes
Agosto/2020 Previsão disseminação do COVID-19, em diferentes cenários/ambientes
Setembro/2020 Resultados e Conclusões.
Tempo total de execução previsto
6
Categoria do Projeto
Aplicativos, plataformas e algoritmos | Estudo e monitoramento epidemiológico