Modeling and control of epidemics such as the novel Corona virus have assumed paramount importance at a global level. A natural and powerful dynamical modeling framework that has emerged in this context is a continuous time Markov decision process (CTMDP) that encompasses classical compartmental paradigms such as the Susceptible-Infected-Recovered (SIR) model. Using a CTMDP based model poses certain technical and computational challenges. These challenges motivate the need for a more efficient approach and the mean field approach offers an effective alternative. The mean field approach computes the collective behavior of a dynamical system comprising numerous interacting nodes (where nodes represent individuals in the population). This paper provides a state-of-the-art update on recent advances in the mean field approach to epidemic modeling and control. Our discussion in this paper proceeds in two threads. The first thread assumes that the individual nodes faithfully follow a socially optimal control policy prescribed by a regulatory authority. The second thread allows the individual nodes to exhibit independent, strategic behavior. In this case, the strategic interaction is modeled as a mean field game and the control is based on the associated mean field Nash equilibria. In this paper, we start with a discussion of modeling of epidemics using an extended compartmental model - SIVR and provide an illustrative example. We then provide a review of relevant literature, using a mean field approach, on optimal control of epidemics, dealing with how a regulatory authority may optimally contain epidemic spread in a population. Following this, we provide an update on the state-of-the-art literature on the use of the mean field game based approach in the study of epidemic spread and control. We conclude the paper with some future research directions.


翻译:模拟和控制流行病,例如科罗纳病毒的新奇的模型和对科罗纳病毒的模型和控制,在全球一级具有至关重要的意义。在这个背景下出现的自然和强大的动态模型框架是一个持续的时间,即马尔科夫决策过程(CTMDP),它包含典型的条块范式,如流行模式(SIR)。使用以CTMDP为基础的模型,提出了某些技术和计算方面的挑战。这些挑战促使需要一种更高效的方法和平均的实地方法,提供了一种有效的替代方法。平均的实地方法计算了一个动态系统的集体行为,由众多互动节点组成(节点代表人口中的个人)。本文提供了一个持续的时间性马科夫决策过程(CTMDP),其中包括典型的条形式模式,它包含一些典型的,我们用最优的实地方法对流行病的模型进行研究,我们用最优的实地方法来分析,我们用最优的实地方法来分析,然后用最优的实地方法来分析。我们用最优的模型来分析,我们用最优的实地方法来分析。我们用最优的模型来分析,然后用最优的实地文件来分析,我们用最优的实地的模型来分析。我们用最优的模型来分析。我们用最优的模型来分析,然后用最优的模型来分析。

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