Controle ótimo: custos no controle de propagações populacionais - Ferreira, Eliza Maria (2015)
O objetivo deste trabalho é estudar algumas aplicações da teoria de controle ótimo para problemas biológicos. Assim, apresentamos inicialmente o estudo de dois modelos diferentes: “Optimal Control of Biological Invasions in Lake Network”, proposto por Potapov et al. [13], e “Simulating Optimal Vaccination Times during Cholera Outbreaks” proposto por Modnak et al. [9]. Os modelos têm suas dinâmicas baseadas em equações diferenciais ordinárias e neles foi minimizado um funcional, com uma única e com várias restrições, respectivamente. No primeiro modelo a teoria de controle ótimo é usada para minimizar os custos com a prevenção juntamente com os custos gerados pelos danos da invasão biológica em estudo, e no segundo modelo aplica-se o controle ótimo para minimizar os custos da vacinação e tratamento dos indivíduos infectados durante um surto de cólera. Com base nos modelos propostos por Vieira e Takahashi em “A Sobrevivência do Vírus varicelazoster”, [16], e por Shulgin et al. em “Pulse vaccination strategy in the SIR epidemic model”, [14], propomos um modelo matemático que considera a vacinação da população como uma estratégia de controle da varicela. Nós usamos a teoria de controle ótimo para definir as condições necessárias para minimizar os custos da vacinação e tratamento dos indivíduos infectados com catapora ou com herpes zoster. A dinâmica é baseada em equações diferenciais ordinárias, que são as restrições sob as quais queremos minimizar o funcional utilizando a teoria de controle ótimo.