APRÈN. Portal de la producció docent del professorat de la UPC

La grip és un greu problema de salut pública a Catalunya, que causa un notable nombre de morts a l'any. Es tracta d'una malaltia infecciosa respiratòria contagiosa causada pels virus de la grip. La incidència de casos de grip sol augmentar anualment amb l'arribada del fred en els mesos de tardor i hivern, la qual cosa pot generar un gran estrès per al sistema sanitari. L'objectiu principal és analitzar la dinàmica històrica de la grip a Catalunya i desenvolupar models predictius que permetin anticipar-se, amb una resposta ràpida, a l'augment del nombre d'individus infectats, permetent així als responsables del sistema sanitari prendre mesures preventives primerenques. Aquest estudi se centra en desenvolupar i investigar l'aplicació de la xarxa de Memòria Llarga a curt termini (LSTM) per a la predicció de sèries temporals de grip. Mitjançant el preprocessament de les dades sobre la grip, s'ha preparat un conjunt de dades de qualitat per a alimentar el model. S'han realitzat prediccions per a tres temporades diferents, utilitzant dues estratègies diferents d'escalat de dades. En aquest context, s'ha observat un rendiment prometedor per a les temporades 2018-2019 i 2019-2020. No obstant això, la temporada de grip 2023-2024 ha plantejat nous reptes, la qual cosa ha posat de manifest la necessitat de millorar el model de predicció. Un dels principals resultats d'aquest estudi és que la xarxa LSTM pot predir els pròxims 14 dies de casos de grip basant-se en les dades dels 60 dies anteriors. L'ús d'aquesta mena de xarxes per a la predicció de la grip representa una important contribució a la presa de decisions en salut pública.

L'epidemiologia matemàtica és una disciplina que utilitza les matemàtiques per a comprendre i predir la dinàmica de les epidèmies, ajudant en la presa de decisions de la salut pública. Aquest treball se centra en l'ús del model de Gompertz per a analitzar l'epidèmia de verola del mico (Monkeypox) i avaluar la seva eficiència en la modelització d'aquesta malaltia. Es tracta d'una malaltia zoonòtica (que es pot transmetre entre animals i éssers humans) causada pel virus de la verola del mico, o Monkeypox virus (MPXV) en anglès, que també afecta els humans. Es considera una malaltia menys greu que la verola, però encara pot ser perillosa. La seva propagació es va estendre a escala mundial, fins al punt que el 23 de juliol de 2022, l'OMS va declarar la verola del mico com a pandèmia. Hem emprat un seguit d'eines estadístiques i informàtiques, amb l'ajuda del llenguatge de programació MATLAB, per avaluar el model de Gompertz en la modelització de la dinàmica epidemiològica de la verola del mico i proporcionar una anàlisi detallada d'aquesta dinàmica, obtenint gràfiques que il·lustren l'ajustament del model de Gompertz a les dades epidemiològiques. Destaquem una alta concordança entre el model i les dades, indicant un ajust satisfactori. En definitiva, les modificacions realitzades al codi i les millores en el processament de dades han permès adaptar el model de Gompertz de manera efectiva a les dades epidemiològiques de la verola del mico. Així, hem trobat que les característiques demogràfiques del país afectat semblen tenir un menor efecte en la dinàmica del Monkeypox que el nombre de brots en cada país. El monitoratge i anàlisi de l'epidèmia de Monkeypox és essencial per entendre l'epidemiologia del virus i poder fer prediccions d'ús a salut pública.

The analysis of out-of-equilibrium economic systems using physical-mathematical models is an approach that combines concepts from mathematical physics and economics to understand and describe the behavior of complex economic systems. This approach recognizes that economic systems are not in a state of static equilibrium, but are subject to constant change and fluctuations. Therefore, this project analyzes the 2008 financial crisis and the crisis generated by the COVID-19 pandemic from the perspective of economic systems out of equilibrium using physical-mathematical models, building the physical-mathematical model, adjusting the data real CPI of various countries in periods of crisis and economic destabilization to models of damped oscillations. First, the 2008 financial crisis and COVID-19 are investigated, examining the causes and effects that triggered the global recession. A brief presentation about the concepts of the world of economics, what a crisis is and some economic concepts related to our physical- mathematical models, in this way you can understand how we have linked the physical- mathematical models with the economy. Then, comparing both crises, similarities and differences are identified from the perspective of out-of-equilibrium economic systems. The strengths and limitations of the physical-mathematical models used in the analysis of both crises are evaluated, and lessons learned are extracted that can be applied in the formulation of economic policies. In conclusion, the approach of this project allows us to learn more about the relationship between the physical-mathematical world and the economy. Actually, although they seem like two different fields, they have their similarities and the connection between them can be explored more deeply

This project has the objective of creating a model to be able to parameterize and compare economic crises. It will be carried out with an approach based on a physical system, with which a study of this physical system will have to be made, with the aim of developing the equations that we will use in our model. After finding these equations, we will relate their parameters to economic realities. After doing the theoretical study of the model, we will develop a code in MATLAB that will contain our model, the code created will help us to be able to parameterize the crises with a particular approach. With the help of our model, we will carry out an individual analysis of the different crises in the United States. In addition, a comprehensive study of the 2008 and COVID-19 crises will be carried out, where we will parameterize these crises in different affected countries. In conclusion, a complete model will be developed from its early stages to its implementation. This model will be used to carry out several studies with which we hope to obtain consistent conclusions

Este proyecto nace de la intención de analizar los momentos de no equilibrio en mercados económicos mediante la aplicación de los conceptos de la termodinámica y la mecánica estadística y, de este modo, construir un modelo económico basado en la formulación estas materias que explicase los distintos fenómenos acontecidos en los sistemas económicos. En primer lugar, se hace un extenso repaso de todos los campos de la física involucrados en la construcción del modelo. Concretamente, se expone los conceptos de la termodinámica de equilibrio, presentando las ecuaciones fundamentales y las condiciones de equilibrio y estabilidad, de la termodinámica fuera del equilibrio, analizando casos interesantes de desequilibrio en la conducción térmica y, por último, de la mecánica estadística, donde se presentan los microestados y macroestados, y se deduce la fórmula de la entropía. Además, también se repasan algunos conceptos de la economía, diferenciando entre la microeconomía y la macroeconomía. Posteriormente, se construye el modelo económico-termodinámico. El primer punto de vista es el termodinámico, en el cual se formulan la ecuación fundamental económica y los potenciales económicos análogos a los presentes en la termodinámica. También, se realiza desde el punto de vista mecánico-estadístico, donde se determina la entropía económica. Después, se analiza el caso de los sistemas económicos en situaciones de no equilibrio, donde se formula la situación de dos economías inicialmente aisladas que entran en contacto, una analogía del caso de conducción térmica de una barra aislada con, inicialmente, dos temperaturas distintas. Finalmente, al no encontrar datos de dos sistemas económicos aislados que comienzan a interaccionar, se opta por estudiar un sistema inicialmente en “equilibrio” que sufre una interacción perturbadora. Se analiza el caso de la economía de Siria, estudiando los desequilibrios en los precios de distintas cestas de productos causados por fenómenos sociales desestabilizantes, en concreto la crisis financiera de 2008 y la guerra de Siria iniciada en 2011. Adicionalmente, se analizan los efectos de las guerras en algunas poblaciones mundiales, añadiendo así un estudio sobre sistemas biológicos. Por último, se extraen conclusiones de todos los resultados obtenidos