Predição de aplicação de doses de vacinas com N-BEATS: uma solução de saúde digital para a gestão de imunobiológicos no SUS
dc.contributor.advisor | Oliveira, Luiz Affonso Henderson Guedes de | |
dc.contributor.advisorID | https://orcid.org/0000-0003-2690-1563 | |
dc.contributor.advisorLattes | http://lattes.cnpq.br/7987212907837941 | |
dc.contributor.author | Lemos, Lemyson Oliveira | pt_BR |
dc.contributor.authorLattes | http://lattes.cnpq.br/0698665477101903 | |
dc.contributor.referees1 | Santos, João Paulo Queiroz dos | |
dc.contributor.referees2 | Valentim, Ricardo Alexsandro de Medeiros | |
dc.date.accessioned | 2025-06-02T23:54:14Z | |
dc.date.available | 2025-06-02T23:54:14Z | |
dc.date.issued | 2025-02-24 | |
dc.description.abstract | Vaccine demand forecasting is essential for the efficient management of stock and the proper distribution of immunobiologicals, ensuring vaccination coverage and preventing waste. Time series models are widely used in this context, allowing the anticipation of vaccine demand and the optimization of available resources. With advancements in deep learning, the N-BEATS (Neural Basis Expansion Analysis Time Series) algorithm has stood out for its effectiveness in modeling complex data without requiring extensive preprocessing. Introduced by Oreshkin et al. (2020), N-BEATS outperforms traditional models, such as autoregressive models and Multi-Layer Perceptrons (MLPs), by handling nonlinear patterns through a block-stacking architecture that iteratively refines predictions. This study applies NBEATS to forecast the weekly number of vaccines to be administered in the states of Rio Grande do Norte and Espírito Santo, using data from the RN+VACINA and Vacina e Confia systems. In Rio Grande do Norte, the forecast focuses on a macro analysis covering state and municipal levels, while in Espírito Santo, a more granular approach is taken, with vaccinespecific predictions. The results highlighted the superior performance of N-BEATS compared to traditional models such as XGBoost. In Rio Grande do Norte, the model achieved an R² of 0.81 and a MAPE of 16.59%, while XGBoost obtained an R² of 0.73. In Natal, a municipality in the state, the values were R² of 0.77 and MAPE of 21.59%. In Espírito Santo, the analysis was conducted at the state level and for the municipality of Cariacica, focusing on the BCG vaccine. The statelevel results showed a MAPE of 1.00% and R² of 0.83, while at the municipal level, the values were MAPE of 2.46% and R² of 0.85. These metrics demonstrate that N-BEATS is a robust and efficient solution for time series forecasting in vaccination systems. Its ability to handle nonlinear and complex patterns, combined with minimal preprocessing requirements, makes it suitable for scenarios where speed and accuracy are essential. Additionally, its superior performance compared to traditional models reinforces the potential of N-BEATS as a reliable tool for managing vaccination campaigns, contributing to a more efficient and strategic distribution of immunizers. | |
dc.description.resumo | A previsão de demanda por vacinas é essencial para a gestão eficiente dos estoques e a distribuição adequada dos imunobiológicos, garantindo cobertura vacinal e evitando desperdícios. Modelos de séries temporais são amplamente utilizados nesse contexto, permitindo antecipar a procura por vacinas e otimizar os recursos disponíveis. Com os avanços em deep learning, o algoritmo N-BEATS (Neural Basis Expansion Analysis Time Series) tem se destacado por sua eficácia em modelar dados complexos sem a necessidade de grande préprocessamento. Introduzido por Oreshkin et al. (2020), o N-BEATS supera modelos tradicionais, como os autoregressivos e os MLPs (Multi-Layer Perceptrons), ao lidar com padrões não lineares por meio de uma arquitetura baseada em blocos empilhados, refinando iterativamente as previsões. Este estudo aplica o N-BEATS para prever semanalmente a quantidade de vacinas a serem aplicadas nos Estados do Rio Grande do Norte e Espírito Santo, utilizando dados dos sistemas RN+VACINA e Vacina e Confia. No Rio Grande do Norte, a previsão foca em uma análise macro, abrangendo esferas estadual e municipal, enquanto no Espírito Santo, a abordagem é mais granular, com previsões específicas por vacina. Os resultados destacaram o desempenho superior do N-BEATS em relação a modelos tradicionais, como o XGBoost. No Rio Grande do Norte, o modelo alcançou um R² de 0,81 e um MAPE de 16,59%, enquanto o XGBoost obteve um R² de 0,73. Em Natal, município do estado, os valores foram R² de 0,77 e MAPE de 21,59%. No Espírito Santo, a análise foi realizada para o estado e o município de Cariacica, com foco na vacina BCG. Os resultados estaduais apresentaram um MAPE de 1,00% e R² de 0,83, enquanto no nível municipal os valores foram MAPE de 2,46% e R² de 0,85. Essas métricas demonstram que o N-BEATS é uma solução robusta e eficiente para previsão de séries temporais em sistemas de vacinação. Sua capacidade de lidar com padrões não lineares e complexos, aliada à necessidade de um pré-processamento mínimo, o torna adequado para cenários onde rapidez e precisão são essenciais. Além disso, seu desempenho superior em comparação a modelos tradicionais reforça o potencial do N-BEATS como ferramenta confiável para a gestão de campanhas de vacinação, contribuindo para uma distribuição mais eficiente e estratégica dos imunizantes. | |
dc.identifier.citation | LEMOS, Lemyson Oliveira. Predição de aplicação de doses de vacinas com N-BEATS: uma solução de saúde digital para a gestão de imunobiológicos no SUS. Orientador: Dr. Luiz Affonso Henderson Guedes de Oliveira. 2025. 43f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e de Computação) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2025. | |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/63794 | |
dc.language.iso | pt_BR | |
dc.publisher | Universidade Federal do Rio Grande do Norte | |
dc.publisher.country | BR | pt_BR |
dc.publisher.initials | UFRN | pt_BR |
dc.publisher.program | PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA E DE COMPUTAÇÃO | pt_BR |
dc.rights | Acesso Aberto | pt_BR |
dc.subject | Predição | |
dc.subject | N-BEATS | |
dc.subject | Vacina | |
dc.subject | Modelo | |
dc.subject.cnpq | ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA | |
dc.title | Predição de aplicação de doses de vacinas com N-BEATS: uma solução de saúde digital para a gestão de imunobiológicos no SUS | |
dc.type | masterThesis | pt_BR |
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