Seminário

Data informed reaction-diffusion models for mitigating the spread of diseases in urban environments

Sala 3.2.16, Ciências ULisboa

Por Jesús Gómez-Gardeñes (University of Zaragoza, Spain).

The ongoing trend of increasing urbanization poses a complex challenge for epidemiology. In highly populated cities, where people interact closely, infectious diseases can spread more easily. Several factors, including higher population density, easier transmission of pathogens, and disparities in socioeconomic status within urban areas, make these places more susceptible to epidemics [1-3]. However, amid these urbanization challenges, cities also offer opportunities for innovative approaches to epidemiology. Recent scientific advancements, particularly in network epidemiology and metapopulation modeling, hold promise for addressing the intricacies of infectious diseases in urban settings effectively [4,5]. In this seminar, we will explore how people's recurrent mobility patterns [6] and their distribution within a city can be used to design efficient testing and containment strategies to combat epidemics, especially when resources are limited.

We will present two applications. First, we will address the efficient allocation of biocontrol resources to abate vector-borne diseases. In 2009, it was discovered that when Aedes aegypti mosquitoes are infected with a bacterium called Wolbachia transmission of the dengue virus from mosquitoes to humans is drastically reduced. Unfortunately, Aedes mosquitoes do not acquire Wolbachia in their natural environment, this bacterium has to be introduced in a laboratory and, then, the mosquitoes are released in areas affected by dengue transmission. A difficult question to answer is how to spatially distribute Wolbachia-carrying mosquitoes so that their immunizing effect reaches and protects as many people as possible. To do this, we begin by developing a data informed metapopulation model that is able to recreate and predict the spatial spread of dengue in a given region [7]. Once the basic ingredients of the spread of dengue disease are understood, the most important geographical areas for the emergence of an epidemic are analyzed, allowing the generation of a geographical immunization ranking.

The second application is a model that allows to identify the ideal locations of test resources within the backbone of the urban transportation network of a city. In particular, the proposed model allows us to calculate the spatial and temporal progression of an epidemic and determine its threshold [8]. Once presented the setup and its behavior we will leverage on the new ingredient introduced in our model to identify those critical fluxes that trigger the onset of epidemic waves in urban environments. Then we explore a practical surveillance strategy that involves limited daily testing resources. We target these tests at individuals traveling through the identified critical pathways. Our findings indicate that by concentrating tests on a small number of travel routes (those identified as most critical), we can achieve optimal mitigation, resulting in a lower attack rate, a reduced and delayed epidemic peak, and an early alert for public health systems. To conclude, we present a realistic application of our strategy by mapping critical mobility flows between different city areas into routes between major public transportation stations.

Bibliography:

  • [1] E. Alirol, L. Getaz, B. Stoll, F. Chappuis, and L. Loutan, Lancet Infectious Diseases 11, 131 (2011)
  • [2] V.J. Lee, M. Ho, C.W. Kai, X. Aguilera, D. Heymann, and A. Wilder-Smith, Lancet Infectious Diseases 20, 527 (2020)
  • [3] S. Hazarie, D. Soriano-Paños, A. Arenas, J. Gómez-Gardeñes, and G. Ghoshal, Communications Physics 4, 1 (2021)
  • [4] V. Colizza, R. Pastor-Satorras, and A. Vespignani, Nature Physics 3, 276–282 (2007)
  • [5] D. Balcan, V. Colizza, B. Gonçalves, H. Hu, J. J. Ramasco, and A. Vespignani, Proceedings of the National Academy of Sciences (USA) 106, 21484 (2009)
  • [6] J. Gómez-Gardeñes, D. Soriano-Panos, and A. Arenas, “Critical regimes driven by recurrent mobility patterns of reaction–diffusion processes in networks”, Nature Physics 14, 391–395 (2018)
  • [7] A Reyna-Lara, D Soriano-Paños, JH Arias-Castro, HJ Martínez, J Gómez-Gardeñes, Chaos 32, 041105 (2022)
  • [8] Valgañón, D. Soriano-Paños, A. Arenas, J. Gómez-Gardeñes, Chaos 32, 043102 (2022)
11h00-12h00
CFTC - Centro de Física Teórica e Computacional

Theory of Computing Seminar, por Mateusz Skomra (LAAS/CNRS).

Título do evento, sobre uma fotografia do Large Hadron Collider

The objective of the course is to introduce the physics, analysis methods and results on the physics areas covered by the LHC experiments.

Seminário Conjunto CFCUL / Rede Ibérica de Filosofia das Ciências, por Saúl Pérez-González (Universidad de Valencia).

Seminário do Centro de Estatística e Aplicações da Universidade de Lisboa e do Centro de Matemática Computacional e Estocástica, por Erida Gjini (CEMAT, Instituto Superior Técnico).

Titulo "Inteligência Artificial no Apoio às Operações Navais" e fotografia de perfil de dois militares (um deles em formato "digital")

Conferência IDEA 2024.

Seminário Doutoral II (Doutoramento em Biologia), por Susana Martins.

Pormenor de robô

Evento especialmente dirigido a todos os estudantes finalistas de licenciatura e profissionais do mercado de trabalho.

Colóquio de Matemática, por José Francisco Rodrigues (DM-Ciências ULisboa).

Lisbon Webinar in Analysis and Differential Equations, por Carlos N. Rautenberg (George Mason University).

CIUHCT Distinguished Lecture, por María M. Portuondo (Johns Hopkins University).

Título/data/local do evento e logótipos dos organizadores

O Departamento de Matemática e o Núcleo de Estudantes de Matemática e Matemática Aplicada associam-se às celebrações do Dia Internacional da Matemática.

Título/data do curso

Curso Avançado CEAUL / Gades Solutions.

Lisbon AI Seminar, por Rui Vieira da Cunha (MLAG UPorto, Business School UCP).

Seminário do Centro de Estatística e Aplicações da Universidade de Lisboa e do Centro de Matemática Computacional e Estocástica, por Gustavo Soutinho (Faculdade de Economia da Universidade do Porto - FEP e Instituto Superior de Saúde Pública da Universidade do Porto - ISPUP).

Logótipo do Dia Internacional da Matemática, sobre um fundo branco

Atividades a decorrer em Ciências ULisboa nos dias 13 e 14 de março.

Logótipo do projeto e fotografia de perfil de dois docentes

Inscrições no seminário/observações de aulas até 10 de março.

Seminário de Formação Avançada em Jardins, Paisagens e Ambiente, por Pier Luigi Pireddu (CIUHCT - ULisboa).

Uma exposição que procura dar a conhecer este grupo de aves, mostrando a diversidade e distribuição das várias espécies, as suas curiosas adaptações ao estilo de vida em terra e no alto-mar, as espécies em risco de extinção e os fatores que as ameaçam.

Mão humana a interagir com um ecrã virtual

Novos prazos de submissão de candidaturas a projetos IC&DT e PeX.

Seminário Helena Avelar de Astronomia e Astrologia Antiga, por Luís Tirapicos (Universidade de Lisboa).

Título do curso

Curso Avançado CEAUL / Gades Solutions.

Composição do logótipo da ULisboa e de representação do rosto humano à base de relógios

Consegue comunicar eficazmente a sua investigação de doutoramento em 3 minutos?

Fotografia de participantes numa anterior edição da Jobshop Ciências

O maior evento de empregabilidade de Ciências, a decorrer nos dias 09 e 10 de abril.

23 de abril de 2024 assinalamos o 113.º aniversário da Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa.

Título e data do evento, inseridos em fotografia de cinco jovens em contexto de investigação

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