基于动态复杂网络的病毒传播模拟及控制策略研究

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1、工程硕士学位论文基于动态复杂网络的病毒传播模拟及控制策略研究作者姓名王小伟工程领域计算机技术校内指导教师余志文校外指导教师申辉军所在学院计算机科学与工程学院论文提交日期2014年12月EpidemicmodellingandcontrollingbasedonthecomplexdynamicnetworktheoryADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：WangXiaoweiSupervisor：Prof.YuZhiwenSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou

2、,China分类号：TP3学校代号：10561学号：201221013187华南理工大学硕士学位论文基于动态复杂网络的病毒传播模拟及控制策略研究作者姓名：王小伟校内指导教师姓名、职称：余志文先上岗教授申请学位级别：工程硕士工程领域名称：计算机技术论文形式：□产品研发□工程设计√应用研究□工程/项目管理□调研报告研究方向：计算机应用技术论文提交日期：2015年04月28日论文答辩日期：2015年04月25日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：许勇教授委员：陆璐教授、胡劲松教授、吴一民教授、毛祖铁教授级高工摘要为了减少紧急传染病暴发引起的发病

3、率和死亡率，公共健康机构将不同的干预措施，比如分发疫苗、关闭学校、限制出入境等等，并入传染病模型中，用来指导决策，从而控制病毒的蔓延。近来，科研人员越来越关注怎样在资源（财力、疫苗等其他物资）有限的情况下，寻找一种疫苗分发策略来最大程度的减少传染病的影响。而目前已有的大部分研究工作都是基于不同年龄结构进行传染病的建模，然后在此基础上研究不同控制策略对传染病传播的影响，几乎没有研究工作是同时考虑年龄和地区的。因此，这篇文章中提出了一个新的传染病模型——混合SEIR-V模型（简称HSEIR-V模型），该模型基于传统的SEIR模型，在建模过程中不仅考虑了不同年龄结构，同时还考

4、虑的不同的地区。其次，针对新的同时基于年龄和地区的传播模型，构造了人群接触的复杂网络，来评估不同地区和不同年龄人群的“接触频率”。人群接触频率将被用于传染病传播的模拟，在传染病传播模型中举足轻重。再次，我们把一些疫苗策略考虑进传染病模型中，这些策略有：不同的疫苗覆盖率、不同的疫苗发放时间和不同的疫苗部署策略。我们设计了四种疫苗部署策略，分别基于人口、接触频率和感染率和感染风险。最后，使用香港2009-2010年H1N1爆发时的官方统计数据验证HSEIR-V模型。结果显示HSEIR-V模型的模拟结果能和实际H1N1感染传播数据很好的进行匹配，也从侧面验证了人群“接触频率”

5、的合理性。因此可以用来进一步研究不同的控制策略对病毒传播的影响。关键词：传染病模型，复杂网络，接触矩阵，优先级策略IAbstractInordertoeffectivelyandefficientlyreducemorbidityandmortalitythatmaybecausedbytheoutbreakofemerginginfectiousdisease,incorporatingdifferentkindsofinterventionstrategies,suchasvaccination,schoolclosure,borderrestriction,and

6、soon,intotheepidemicmodelsareveryimportantforpublichealthagenciestomakeacorrectdecisionwhichisabletocontrolthespreadingofvirus.Recently,researcherspaymoreattentiontohowtosearchforthevaccinedistributionstrategytoreducetheimpactofpandemicoutbreakswhentheresourceislimited.Mostofexistingrese

7、archworksfocusonhowtodesignaneffectiveage-structureepidemicmodelandselectasuitablevaccinedistributionstrategytopreventthepropagationofvirus,andfewofthemtakeintoaccountboththeagefactorandthegeographyfactorintheepidemicmodelandthevaccinedistributionstrategy.Inthispaper,wepr