Predictive methodology of the dynamics of the number of COVID-19 cases: application to China, Belgium, and South Korea / Metodología predictiva de la dinámica del número de casos de COVID-19: aplicación a China, Bélgica y Corea del Sur

ABSTRACT

Abstract Objectives: Multiple methodologies based on probability theory have been developed to establish predictions of dengue, malaria, HIV, obesity epidemics, among others. This research aimed to develop a new method for predicting the dynamics of the number of COVID-19 cases for China, Belgium, and South Korea based on the probability theory that allows the evaluation and comparison of their increment. Material and methods: Probability ranges of the number of COVID-19 cases were established, which were assigned to each of the daily number of COVID-19 cases reported by China, Belgium, and South Korea that were evaluated during 74, 50, and 50 days respectively. The frequency and probability of each daily range for each country was calculated. Their total probability and the probability of the dynamics in intervals of 8 consecutive days were calculated, and the values between countries were compared to evaluate their differences. Results: Probability values of 1.21E-30, 2.03E-22, and 3.15E-12 were established for China, Belgium, and South Korea, which allows the quantitative differentiation of the characteristics of their dynamics. The probability differences of the 8-day subspaces ranged from 0.003 to 1, allowing the temporal changes in the dynamics to be evaluated. Conclusion: The ranges established for the evaluation of the number of COVID-19 cases allow to differentiate the behavior of epidemics between countries and to stratify the severity of expansion. Highlighting an underlying mathematical order for this phenomenon permitted quantitatively predict its spatiotemporal dynamic and indirectly, the efficacy of public health politics implemented for each country.

RESUMEN

Resumen Objetivos: Se han desarrollado múltiples metodologías basadas en la teoría de la probabilidad para establecer predicciones de epidemias de dengue, malaria, VIH, obesidad, entre otras. Esta investigación tuvo como objetivo desarrollar un nuevo método de predicción de la dinámica del número de casos de COVID-19 para China, Bélgica y Corea del Sur, basado en la teoría de la probabilidad que permite evaluar y comparar su crecimiento. Materiales y métodos: Se establecieron rangos de probabilidad del número de casos de COVID-19, los cuales fueron asignados a cada uno de los valores diarios del número de casos de COVID-19 reportados por China Bélgica y Corea del Sur evaluados durante 74, 50 y 50 días, respectivamente. Se calculó la frecuencia y probabilidad de cada rango diario para cada país. Se calculó su probabilidad total y la probabilidad de la dinámica en intervalos de 8 días consecutivos y se compararon los valores entre países para evaluar sus diferencias. Resultados: se establecieron valores de probabilidad de 1.21E-30, 2.03E-22 y 3.15E-12 para China, Bélgica y Corea del Sur, lo que permite diferenciar cuantitativamente las características de su dinámica. Las diferencias de probabilidad de los subespacios de 8 días variaron de 0,003 a 1, lo que permitió evaluar los cambios temporales en la dinámica. Conclusión: los rangos establecidos para la evaluación del número de casos de COVID-19 permiten diferenciar el comportamiento de las epidemias entre países y estratificar la severidad de la expansión, destacando un orden matemático subyacente para este fenómeno que permite predecir cuantitativamente su dinámica espacio-temporal y indirectamente, la eficacia de las políticas de salud pública implementadas para cada país.