復(fù)合種群空間流行病演化動力學(xué)與對策分析.pdf

1、空間流行病演化動力學(xué)是現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)化社會背景下從公共衛(wèi)生安全與信息科學(xué)綜合交叉的國際學(xué)術(shù)前沿問題之一。最近幾十年間，伴隨人類社會的網(wǎng)絡(luò)化進(jìn)程，現(xiàn)代公共衛(wèi)生醫(yī)療體系得以建立和完善，努力制衡傳染病的威脅;然而另一方面，這種網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展趨勢也使得人員與物資的流動日益頻繁、便捷，從而增強(qiáng)了流行病空間擴(kuò)散的潛力。例如:2002-2003年，藉由發(fā)達(dá)的國際航空網(wǎng)絡(luò)，非典型性肺炎(SARS)這種高致病性病毒得以從香港迅速擴(kuò)散到全球三十多個國家;時隔幾年，甲

2、流感（AH1N1）又憑借發(fā)達(dá)的公共交通網(wǎng)絡(luò)席卷世界各國，從最初墨西哥的局部疫情到全球兩百多個國家暴發(fā)大流感，期間僅僅經(jīng)過了三四個月。當(dāng)代流行性傳染病大尺度范圍空間傳播所體現(xiàn)出的新特性，根源于當(dāng)今人口結(jié)構(gòu)與人群移動屬性等方面社會因素的改變。
　　復(fù)合種群網(wǎng)絡(luò)模型的提出為刻畫流行病大尺度范圍空間傳播帶來了合理的研究思路與方案。研究人員通過采用粒子網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)框架和反應(yīng)散射（或反應(yīng)通勤）的動力學(xué)機(jī)制，抓住了驅(qū)動流行病空間傳播的關(guān)鍵因素，與

3、現(xiàn)實情況存在很強(qiáng)的對應(yīng)。本論文基于復(fù)合種群的模型框架對空間流行病演化動力學(xué)進(jìn)行了諸多探索。采用實證統(tǒng)計、理論分析、數(shù)據(jù)驅(qū)動與計算仿真相結(jié)合的手段，研究了流行病空間傳播的內(nèi)秉機(jī)理與影響因素，并對流行病控制對策的效用進(jìn)行了系統(tǒng)的分析。本博士論文主要內(nèi)容如下:
　　基于實際數(shù)據(jù)，對大尺度空間范圍流行病傳播過程中標(biāo)度律聯(lián)合涌現(xiàn)進(jìn)行了實證研究與理論分析，揭示出標(biāo)度涌現(xiàn)源于系統(tǒng)自身的結(jié)構(gòu)異質(zhì)性，這在以前是未被研究清楚的（前人普遍認(rèn)為外界因素的

4、擾動是起因）。通過研究傳播模式，揭示出結(jié)構(gòu)異質(zhì)性對于刻畫大型流行病的重要意義。我們將在第二章詳細(xì)闡述這部分內(nèi)容。
　　基于最小復(fù)合種群模型，首次針對控制策略延緩空間入侵效果的問題構(gòu)建了統(tǒng)一的理論框架（前人的方法只適用于分析航空管制的情況）。對比了航空管制與病患隔離這兩種代表性策略對空間入侵的延緩效果，揭示出響應(yīng)延時的重要影響;我們將在第三章詳細(xì)闡述這部分內(nèi)容。
　　首次系統(tǒng)地研究了基于危情評估反饋調(diào)控策略強(qiáng)度的病患隔離機(jī)制的

5、效果（前人的研究忽視了決策的影響），通過對比均質(zhì)與異質(zhì)隔離下策略的作用效果，發(fā)現(xiàn)某些條件下異質(zhì)隔離對于削減感染者數(shù)量能起到事半功倍的效果，但對空間入侵的延緩卻不是最優(yōu)的。值得指出的是，基于美國人口統(tǒng)計與航空運輸流量的真實數(shù)據(jù)驅(qū)動的大型復(fù)合種群網(wǎng)絡(luò)模型尚屬國內(nèi)首例。我們將在第四章詳細(xì)闡述這部分內(nèi)容。
　　針對傳統(tǒng)復(fù)合種群框架下往往假設(shè)子種群內(nèi)個體均勻混合的問題，本論文基于最新的實證結(jié)果，首次在復(fù)合種群模型框架中考慮了地域相關(guān)的異質(zhì)性