基于分層免疫的傳染病傳播動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、多年來，傳染病的蔓延一直是生物物種生存的主要威脅之一。盡管科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步、醫(yī)療水平不斷提高，但許多傳染病仍然嚴(yán)重威脅著人類的健康。如何遏制傳染病暴發(fā)，緩解傳染病流行，是當(dāng)前社會(huì)面臨的緊迫問題。因此對(duì)傳染病傳播機(jī)理的研究并采取有效措施來抑制其流行具有重大意義。隨著復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的發(fā)展和成熟，將復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論與傳染病學(xué)相結(jié)合為人們理解病毒的傳播以及尋找其防御措施提供了新的方法，也成為傳染病傳播動(dòng)力學(xué)研究的主要趨勢(shì)。傳染病傳播動(dòng)力學(xué)是通過建立數(shù)

2、學(xué)模型從理論上分析和研究疾病傳播的科學(xué)。現(xiàn)在越來越多的研究人員致力于這方面的研究，且在這一領(lǐng)域做了大量的工作，提出了許多切合實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)模型、傳播模型以及抑制病毒爆發(fā)的免疫策略。雖然取得了豐碩的成果，但是還有很多需要研究和解決的問題。本文將運(yùn)用統(tǒng)計(jì)物理、運(yùn)籌學(xué)以及計(jì)算機(jī)仿真等方法，對(duì)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型和網(wǎng)絡(luò)上的傳播特性兩個(gè)方面進(jìn)行研究，根據(jù)研究所得到的病毒的傳播機(jī)理，設(shè)計(jì)相關(guān)的免疫策略，并提出有效控制網(wǎng)絡(luò)中病毒傳播的新的免疫機(jī)制。主要的研究工作

3、包括以下幾個(gè)方面:
　?。?）在WS小世界網(wǎng)絡(luò)和BA無(wú)標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)上建立標(biāo)準(zhǔn)的SIRS傳染病傳播模型，并基于高危免疫策略提出了兩步免疫策略。同時(shí)對(duì)幾種免疫策略的效果進(jìn)行研究和比較，發(fā)現(xiàn)當(dāng)免疫節(jié)點(diǎn)數(shù)相同時(shí)，兩步免疫策略的效果不是最好的也不是最壞的，而與其他免疫效果相比兩步免疫更貼合實(shí)際情況。此外，針對(duì)病毒的傳染性強(qiáng)弱，可以通過改變兩步免疫中免疫直接鄰居和間接鄰居的比例得到最優(yōu)免疫效果。
　?。?）基于“多粒度”和“預(yù)警機(jī)制”提出了

4、一種新的免疫策略。這種免疫策略根據(jù)易感染節(jié)點(diǎn)被感染的風(fēng)險(xiǎn)程度劃分預(yù)警等級(jí)來發(fā)布不同的預(yù)警信號(hào)，由預(yù)警信號(hào)的不同來優(yōu)先免疫高預(yù)警的節(jié)點(diǎn)。在模型中，對(duì)不同預(yù)警的多粒度免疫的免疫效果進(jìn)行研究，比較不同傳播速率對(duì)傳染病傳播行為的影響，理論分析和仿真結(jié)果表明，所提出的免疫策略是有效的，也是經(jīng)濟(jì)可行的。此外，傳播閾值的研究，使結(jié)果更具說服力。
　　（3）基于網(wǎng)絡(luò)中與疾病相關(guān)信息的傳播擴(kuò)散對(duì)傳染病傳播本身所產(chǎn)生的影響，將現(xiàn)實(shí)生活中的人際關(guān)系網(wǎng)和