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Interpretable Measures for Sensitivity and Identifiability in Models of Infectious Disease
Ordinary and partial differential equation (O/PDE) models of infectious disease are widely used for inference and public health decisions, yet parameter sensitivity and identifiability are often assessed with tools that are hard to interpret and overlook initial conditions and derived quantities. We present a framework that computes forward sensitivities, elasticities, and singular value decomposition (SVD) diagnostics to produce interpretable measures of sensitivity and identifiability. Using a susceptible-infected-recovered model, we augment the system with sensitivity equations, include an observation mapping, treat initial conditions as parameters, and analyse both states and derived measures. Sensitivities and elasticities reveal time-varying parameter importance while SVD identifies dominant parameter combinations and periods of weaker/stronger inference. We extend the approach to a PDE model of vector-borne disease to demonstrate scalability and the impact of observation design.
Mesures interprétables de la sensibilité et de l'identifiabilité dans les modèles de maladies infectieuses
Les modèles d'équations différentielles ordinaires et partielles (EDO/P) des maladies infectieuses sont largement utilisés pour l'inférence et les décisions en matière de santé publique, mais la sensibilité et l'identifiabilité des paramètres sont souvent évaluées à l'aide d'outils difficiles à interpréter et qui négligent les conditions initiales et les quantités dérivées. Nous présentons un cadre qui calcule les sensibilités directes, les élasticités et les diagnostics de décomposition en valeurs singulières (SVD) afin de produire des mesures interprétables de la sensibilité et de l'identifiabilité. À l'aide d'un modèle sensible-infecté-guéri, nous enrichissons le système avec des équations de sensibilité, incluons un mappage d'observation, traitons les conditions initiales comme des paramètres et analysons à la fois les états et les mesures dérivées. Les sensibilités et les élasticités révèlent l'importance des paramètres variables dans le temps, tandis que la SVD identifie les combinaisons de paramètres dominantes et les périodes d'inférence plus ou moins forte. Nous étendons cette approche à un modèle EDP de maladie à transmission vectorielle afin de démontrer l'évolutivité et l'impact de la conception de l'observation.
Date and Time
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Speaker

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Tarek Alrefae University of Oxford