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Prof. Hackl: Modellierung der COVID-19-Pandemie

17.04.2020

Um den zukünftigen zeitlichen Verlauf der Coronapandemie zu prognostizieren, hat Prof. Dr. rer. nat. Klaus Hackl, Inhaber des Lehrstuhls für Mechanik – Materialtheorie, ein Epidemiemodell genutzt, welches mit Formulierungen aus den Ingenieurwissenschaften verwandt ist. Laut seiner Prognose können wir auf Entspannung im Mai hoffen. Im Interview mit dem PR-Team der Fakultät erklärt er, was sein Prognosemodell von anderen unterscheidet.

Prof. Dr. rer. nat. Klaus Hackl nutzte registrierte Infektionszahlen, darunter Daten aus Deutschland, Italien und USA, und modellierte, welche Entwicklung zu erwarten wäre, würden die aktuellen Maßnahmen aufrechterhalten werden. Mit dem PR-Team der Fakultät spricht er über die Besonderheiten des Modells, seine Motivation und darüber, wie er sich das Sommersemester 2020 an der RUB vorstellt.

Hier gelangen Sie direkt zum Paper von Prof. Dr. rer. nat. Klaus Hackl, welches auf einem Preprint-Server veröffentlicht wurde.
 

Auf welche Ergebnisse stützt sich Ihr Modell und wie sind Sie darauf gestoßen?

„Die verwendeten Daten stammen aus einer Recherche im Internet. Dabei bin ich auf die bekannten Quellen gestoßen (Robert-Koch-Institut, Johns-Hopkins-Universität). Das Modell habe ich mir zunächst selbst überlegt (mein übliches Vorgehen in der Forschung). Ein Literaturstudium hat dann erwartungsgemäß ergeben, dass es eine große Variation ähnlicher Modelle bereits gibt. So hatte ich meinen Ausgangspunkt.“

Was ist das Besondere an Ihrer Vorgehensweise; was unterschiedet diese von anderen Prognosemodellen?

„Ich verwende eine auf mathematischer Optimierung beruhende Parameteridentifikation für ein relativ einfaches Modell. Die in der Epidemiologie übliche Vorgehensweise unterscheidet sich davon, zumindest soweit ich das mit meinen bescheidenen Kenntnissen beurteilen kann. Dort verwendet man recht komplexe Modelle und versucht, die Parameter mittels "Expertenwissen" zu schätzen, aus Erfahrungswerten, Studien, medizinischen Erkenntnissen. Eine Einschätzung der Zuverlässigkeit der Voraussagen ist dann aber schwierig.“

Was war Ihre Intention?

„Als die Einschränkungen begannen, habe ich mich natürlich wie viele gefragt, wie lange das dauern würde. Da es dazu praktisch keine Informationen gab, habe ich beschlossen, selbst daran zu arbeiten. Es gab ja mit China und Südkorea schon zwei Länder, in denen der Verlauf unter den Einschränkungen schon weit fortgeschritten war. Ich fragte mich, inwieweit diese Verläufe auf unsere Situation übertragbar sind. Ich habe mich dann entschieden, meine Fortschritte mit meinen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern zu teilen, um die Zeit im Homeoffice etwas interessanter zu gestalten.“

Für wie belastbar halten Sie Ihre Ergebnisse?

„Ich bin natürlich in gewisser Hinsicht ein Amateur auf diesem Gebiet. Ich habe aber in meiner Arbeit versucht, durch die Verwendung zweier unabhängiger Verfahren zu Parameteridentifikation eine Abschätzung der Zuverlässigkeit der Voraussagen zu gewinnen und diesen Zugang an Hand der Daten für China und Südkorea auf seine Funktionalität überprüft. Die weitere Entwicklung zeigt bis jetzt, dass die Prognosen ganz gut stimmen.“

Basierend auf Ihren Ergebnissen, wie werden die beiden kommenden Semester an der RUB und anderen Unis voraussichtlich gestaltet?

„Ich vermute, dass das gesamte Sommersemester digital stattfinden wird. Wie es danach weitergeht, ist schwer zu sagen. Als größtes ungelöstes Problem sehe ich zurzeit die Durchführung von Prüfungen mit sehr vielen Teilnehmer*innen an.“


Einen weiteren Artikel zur Arbeit von Prof. Dr. rer. nat. Klaus Hackl finden Sie auf den RUB News-Webseiten.

Um den zukünftigen zeitlichen Verlauf der Coronapandemie zu prognostizieren, hat Prof. Dr. rer. nat. Klaus Hackl, Inhaber des Lehrstuhls für Mechanik – Materialtheorie, ein Epidemiemodell genutzt, welches mit Formulierungen aus den Ingenieurwissenschaften verwandt ist. Laut seiner Prognose können wir auf Entspannung im Mai hoffen. Im Interview mit dem PR-Team der Fakultät erklärt er, was sein Prognosemodell von anderen unterscheidet.

Prof. Dr. rer. nat. Klaus Hackl nutzte registrierte Infektionszahlen, darunter Daten aus Deutschland, Italien und USA, und modellierte, welche Entwicklung zu erwarten wäre, würden die aktuellen Maßnahmen aufrechterhalten werden. Mit dem PR-Team der Fakultät spricht er über die Besonderheiten des Modells, seine Motivation und darüber, wie er sich das Sommersemester 2020 an der RUB vorstellt.

Hier gelangen Sie direkt zum Paper von Prof. Dr. rer. nat. Klaus Hackl, welches auf einem Preprint-Server veröffentlicht wurde.
 

Auf welche Ergebnisse stützt sich Ihr Modell und wie sind Sie darauf gestoßen?

„Die verwendeten Daten stammen aus einer Recherche im Internet. Dabei bin ich auf die bekannten Quellen gestoßen (Robert-Koch-Institut, Johns-Hopkins-Universität). Das Modell habe ich mir zunächst selbst überlegt (mein übliches Vorgehen in der Forschung). Ein Literaturstudium hat dann erwartungsgemäß ergeben, dass es eine große Variation ähnlicher Modelle bereits gibt. So hatte ich meinen Ausgangspunkt.“

Was ist das Besondere an Ihrer Vorgehensweise; was unterschiedet diese von anderen Prognosemodellen?

„Ich verwende eine auf mathematischer Optimierung beruhende Parameteridentifikation für ein relativ einfaches Modell. Die in der Epidemiologie übliche Vorgehensweise unterscheidet sich davon, zumindest soweit ich das mit meinen bescheidenen Kenntnissen beurteilen kann. Dort verwendet man recht komplexe Modelle und versucht, die Parameter mittels "Expertenwissen" zu schätzen, aus Erfahrungswerten, Studien, medizinischen Erkenntnissen. Eine Einschätzung der Zuverlässigkeit der Voraussagen ist dann aber schwierig.“

Was war Ihre Intention?

„Als die Einschränkungen begannen, habe ich mich natürlich wie viele gefragt, wie lange das dauern würde. Da es dazu praktisch keine Informationen gab, habe ich beschlossen, selbst daran zu arbeiten. Es gab ja mit China und Südkorea schon zwei Länder, in denen der Verlauf unter den Einschränkungen schon weit fortgeschritten war. Ich fragte mich, inwieweit diese Verläufe auf unsere Situation übertragbar sind. Ich habe mich dann entschieden, meine Fortschritte mit meinen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern zu teilen, um die Zeit im Homeoffice etwas interessanter zu gestalten.“

Für wie belastbar halten Sie Ihre Ergebnisse?

„Ich bin natürlich in gewisser Hinsicht ein Amateur auf diesem Gebiet. Ich habe aber in meiner Arbeit versucht, durch die Verwendung zweier unabhängiger Verfahren zu Parameteridentifikation eine Abschätzung der Zuverlässigkeit der Voraussagen zu gewinnen und diesen Zugang an Hand der Daten für China und Südkorea auf seine Funktionalität überprüft. Die weitere Entwicklung zeigt bis jetzt, dass die Prognosen ganz gut stimmen.“

Basierend auf Ihren Ergebnissen, wie werden die beiden kommenden Semester an der RUB und anderen Unis voraussichtlich gestaltet?

„Ich vermute, dass das gesamte Sommersemester digital stattfinden wird. Wie es danach weitergeht, ist schwer zu sagen. Als größtes ungelöstes Problem sehe ich zurzeit die Durchführung von Prüfungen mit sehr vielen Teilnehmer*innen an.“


Einen weiteren Artikel zur Arbeit von Prof. Dr. rer. nat. Klaus Hackl finden Sie auf den RUB News-Webseiten.