中学数学で新型コロナ罹患者数を予測

在宅勤務を続けている人はいつから出社できるのか？

お店を閉じている人はいつから開店できるのか？

大まかでも見通しを立てたい時、多くの人が簡単に利用できる予測モデルを考えました。

リンクの資料をご参照しながらご確認いただけますと幸いです。

基本的な考え方は以下の2点

・罹患者数を日毎ではなく週毎に見る

・中学校で習う数学、1次関数を使う

以下の数式を使い、新型コロナ罹患者数を予測します。

y = ax + b

yを予測したい値、翌週同日の累計罹患者数予測とします。

xを今週1週間の新規罹患者数とします。

切片となるbには今までの累計罹患者数を置きます。

傾きとなるaについては、以下のような値を代入します。

a = (ある週の新規罹患者数) / (その前の週の新規罹患者数)

例えば、2020年5月7日までのデータを基に、5月14日までの累計罹患者数を予測します。

x : 1,172 (2020/05/01から05/07までの1週間の新規罹患者数)

b : 15,477 (05/07までの累計罹患者数)

a : 0.84 [(04/23の週の新規罹患者数) / (04/16の週の新規罹患者数)とします]

機械学習的な言い方をすれば、 x と b は過去のデータから得られる値、つまりトレーニングデータで得られる値であるのに対し、a はユーザーが決める値、つまりハイパーパラメータになります。

a が1より大きければ罹患者は増えていく傾向、1より小さければ減少傾向ということになります。

今までの推移から、05/07からはGWが終わり、通勤する人が増えてくること、緊急事態宣言継続の状態にあることから、04/23の週に類似するのではないかと予想し、04/23の週の傾き0.84を参考とし、代入しました。

0.84 * 1,172 + 15,477 = 16,461.48

以上から、05/14の累計罹患者数の予想は16,461人となります。
以上のように、簡単な中学数学を使った予測モデルを考案しました。

Transcript

1. SIGNATE COVID-19チャレンジ 累計罹患者数 & 週毎新規罹患者数 推移 (2020/01/16 - 2020/05/07) 日付 日本国内累 計罹患者数 週毎新 規罹患 者数 当該週の新 規罹患者数/ 前週の新規 罹患者数 1. 2020/01/16 1 0 0.00 2. 2020/01/23 1 0 0.00 3. 2020/01/30 14 13 0.00 4. 2020/02/06 25 11 0.85 5. 2020/02/13 33 8 0.73 6. 2020/02/20 94 61 7.63 7. 2020/02/27 214 120 1.97 8. 2020/03/05 361 147 1.23 9. 2020/03/12 690 329 2.24 10. 2020/03/19 961 271 0.82 11. 2020/03/26 1,401 440 1.62 12. 2020/04/02 2,775 1,374 3.12 13. 2020/04/09 5,544 2,769 2.02 14. 2020/04/16 9,291 3,747 1.35 15. 2020/04/23 12,429 3,138 0.84 16. 2020/04/30 14,305 1,876 0.60 17. 2020/05/07 15,477 1,172 0.62 ▲ 1 - 17 / 17 < > 日本国内累計罹患者数 週毎新規罹患者数 2020/01/16 2020/01/23 2020/01/30 2020/02/06 2020/02/13 2020/02/20 2020/02/27 2020/03/05 2020/03/12 2020/03/19 2020/03/26 2020/04/02 2020/04/09 2020/04/16 2020/04/23 2020/04/30 2020/05/07 0 2,500 5,000 7,500 1万 1.25万 1.5万 1.75万 0 1,000 2,000 3,000 4,000 日本国内累計罹患者数 週毎新規罹患者数
2. SIGNATE COVID-19チャレンジ 累計罹患者数 & 週毎新規罹患者数 予測(2020/05/14 - 2020/07/30) 日付 日本国内累計 罹患者数 週毎新規 罹患者数 当該週の新 規罹患者 数/前週の 新規罹患者 数 1. 2020/05/14 16,461 984 0.84 2. 2020/05/21 17,288 827 0.84 3. 2020/05/28 17,983 695 0.84 4. 2020/06/04 18,567 584 0.84 5. 2020/06/11 19,057 490 0.84 6. 2020/06/18 19,468 412 0.84 7. 2020/06/25 19,814 346 0.84 8. 2020/07/02 20,105 291 0.84 9. 2020/07/09 20,349 244 0.84 10. 2020/07/16 20,554 205 0.84 11. 2020/07/23 20,726 172 0.84 12. 2020/07/30 20,871 145 0.84 1 - 12 / 12 < > 日本国内累計罹患者数 週毎新規罹患者数 2020/05/14 2020/05/21 2020/05/28 2020/06/04 2020/06/11 2020/06/18 2020/06/25 2020/07/02 2020/07/09 2020/07/16 2020/07/23 2020/07/30 0 5,000 1万 1.5万 2万 2.5万 0 200 400 600 800 1,000 日本国内累計罹患者数 週毎新規罹患者数 予測方法 週毎の累計罹患者数を算出します。それぞれの週の新規罹患者数をもとに、(当該週の新規罹患者数) / (前の週の新規罹患者数) で増減の傾きを求めます。 2020/05/14以降の日本国内累計罹患者数は、GW明けで通勤者が増えることから、4/16 - 4/23の週の傾き0.84を参考にして算出しました。 本分析に用いたデータセット signate covid-19 datasetは、現在、収集途中のものであり、データの正確性を保証するものではありません。 また、本データセットは基本的に厚労省・自治体等の報道における症例データに基づいて作成されており、 各機関が発表している統計データと一致しないことがあります。予めご了承ください。 2020/05/07時点での予測