基于分層免疫的傳染病傳播動力學研究.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。盡管科學技術不斷進步、醫(yī)療水平不斷提高，但許多傳染病仍然嚴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，是當前社會面臨的緊迫問題。因此對傳染病傳播機理的研究并采取有效措施來抑制其流行具有重大意義。隨著復雜網絡理論的發(fā)展和成熟，將復雜網絡理論與傳染病學相結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力學研究的主要趨勢。傳染病傳播動力學是通過建立數

2、學模型從理論上分析和研究疾病傳播的科學。現(xiàn)在越來越多的研究人員致力于這方面的研究，且在這一領域做了大量的工作，提出了許多切合實際的網絡模型、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。本文將運用統(tǒng)計物理、運籌學以及計算機仿真等方法，對復雜網絡模型和網絡上的傳播特性兩個方面進行研究，根據研究所得到的病毒的傳播機理，設計相關的免疫策略，并提出有效控制網絡中病毒傳播的新的免疫機制。主要的研究工作

3、包括以下幾個方面:
　?。?）在WS小世界網絡和BA無標度網絡上建立標準的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。同時對幾種免疫策略的效果進行研究和比較，發(fā)現(xiàn)當免疫節(jié)點數相同時，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際情況。此外，針對病毒的傳染性強弱，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“預警機制”提出了

4、一種新的免疫策略。這種免疫策略根據易感染節(jié)點被感染的風險程度劃分預警等級來發(fā)布不同的預警信號，由預警信號的不同來優(yōu)先免疫高預警的節(jié)點。在模型中，對不同預警的多粒度免疫的免疫效果進行研究，比較不同傳播速率對傳染病傳播行為的影響，理論分析和仿真結果表明，所提出的免疫策略是有效的，也是經濟可行的。此外，傳播閾值的研究，使結果更具說服力。
　?。?）基于網絡中與疾病相關信息的傳播擴散對傳染病傳播本身所產生的影響，將現(xiàn)實生活中的人際關系網和