The estimation of unknown parameters in simulations, also known as calibration, is crucial for practical management of epidemics and prediction of pandemic risk. A simple yet widely used approach is to estimate the parameters by minimizing the sum of the squared distances between actual observations and simulation outputs. It is shown in this paper that this method is inefficient, particularly when the epidemic models are developed based on certain simplifications of reality, also known as imperfect models which are commonly used in practice. To address this issue, a new estimator is introduced that is asymptotically consistent, has a smaller estimation variance than the least squares estimator, and achieves the semiparametric efficiency. Numerical studies are performed to examine the finite sample performance. The proposed method is applied to the analysis of the COVID-19 pandemic for 20 countries based on the SEIR (Susceptible-Exposed-Infectious-Recovered) model with both deterministic and stochastic simulations. The estimation of the parameters, including the basic reproduction number and the average incubation period, reveal the risk of disease outbreaks in each country and provide insights to the design of public health interventions.


翻译:在模拟中估计未知参数(又称校准)对于实际管理流行病和预测大流行病风险至关重要。一个简单但广泛使用的方法是通过尽量减少实际观测和模拟产出之间的平方距离之和来估计参数。本文件表明,这种方法效率低下,特别是当流行病模型是根据某些简化现实(也称为不完善的模型,在实践中通常使用不完善的模型)开发的。为了解决这一问题,引入了一个新的测算器,该测算器在瞬间一致,其估计差异小于最小的方形估计器,并实现了半对称效率。进行了数值研究,以审查有限的样本性能。拟议方法用于分析20个国家的COVID-19大流行病,该模型以SEIR(可感知-探索-传染-传染性)模型为基础,同时使用确定性和随机性模拟。估算参数,包括基本复制数和平均测算期,揭示了每个国家爆发疾病的风险,并为设计公共卫生干预措施提供了深刻见解。

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