基于信息传播与融合的疫苗博弈研究

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传染病始终威胁人类的生命财产安全,如何有效防控传染病是世界各国亟待解决的难题之一。隔离病人或穿戴口罩防护以及接种疫苗等措施,都能够有效地降低传染病的传播规模。然而,在自愿接种政策下,采取防疫措施是一种长期存在的社会困境,因为个体采取防护措施会有一定的花费,如实际的金钱消耗和生活中的不便等。此外,在疫情期间,个体通过获取的网络信息对疫情进行判断从而采取相应措施,比如在新冠病毒大规模爆发期间,其能够通过各种信息渠道了解周边的疫情信息,从而采取合理且有效的防护手段,这无疑对中国的疫情控制起到积极的促进作用。因此,研究信息的传播与融合对个体选择防疫措施的影响,从而采取合理的方式促进群体免疫的形成具有重要意义。基于以上背景,本文探讨了信息传播与信息融合对感染规模,疫苗接种率,社会平均支出的影响。主要内容如下:1.探索是否采取短暂隔离等临时防护措施对疫苗博弈和感染规模的影响。本文在SEIR(易感-潜伏-感染-恢复)模型的基础上添加了个体采取提前接种疫苗和临时防护措施(短暂隔离和穿戴口罩等)的状态,提出SEIR/VA(易感-潜伏-感染-恢复/接种疫苗-避免感染)模型。首先在强制政策下,即强制社会中一定数量的个体提前接种疫苗,探索提前接种疫苗和信息传播在疾病传播过程中的作用。而后,在自愿接种政策下,使用演化博弈理论模拟个体行为与疾病传播的相互影响;使用加权的方式,将从众心理和实际花费结合研究在这两类信息共同作用下个体的防疫选择和最终的感染规模有何种变化。2.探索是否采取滞后疫苗对疫苗博弈和感染规模的影响。个体在疾病传播期间接种的疫苗被称为滞后疫苗,与提前接种的疫苗相比,需要考虑滞后疫苗在疫情期间的生效时间。本文在SIR(易感-感染-恢复)模型的基础上添加了提前接种疫苗和接种滞后疫苗的状态,提出SIR/PL(易感-感染-恢复/提前接种疫苗-接种滞后疫苗)模型。使用演化博弈模拟个体自愿选择防疫措施的过程,研究个体行为和疾病控制受到信息传播的影响。在个体决策阶段,使用证据理论将模仿邻居决策的信息和是否满足自身期望以调整策略的创新信息相融合,研究个体同时考虑两种策略更新信息对个体行为的影响。3.探索疫情期间个体是否采取穿戴口罩等临时防护措施或滞后疫苗对疾病控制的影响。不同群体在接收到相同的信息时分别采取不同的措施,为此本文提出SEIR/PWN(易感-潜伏-感染-恢复/提前接种-观望-不接种)模型。在决策期间,个体可选择三种策略——P(提前接种策略)、W(观望策略,在疫情期间个体发现疫情严重,采取滞后疫苗)和N(不接种策略,在疫情期间个体发现疫情严重,采取临时防护策略)。采用证据理论融合个体基于模仿策略和从众行为得出的证据模拟个体的决策过程,研究在从众心理和实际花费的影响下,个体决策和最终感染规模会如何变化。实验结果表明,在强制政策下,个体根据疫情严峻程度采取的临时防护措施和预防疾病爆发而采取的长效防疫措施都能够有效地降低疾病感染规模。然而信息传播在疾病爆发期间的积极效应会对自愿接种政策下个体的疫苗决策产生一定的消极影响,因为信息传播会驱使个体在疫情期间采取可能的防护措施,降低了个体被感染的概率,在进行下一轮疫苗决策时,个体会更加倾向于不提前接种疫苗。而多源信息融合也导致个体变得更加理性,会更倾向于采取不接种疫苗以降低自身的花费。从实验中的结果来看,提前接种疫苗是疫情防控的有效途径,解决疫苗困境最直接有效的方式是提高疫苗效用和降低个人的疫苗花费。因此相关研发部门需要加强疫苗研制技术,同时政府也应当出台合理的疫苗补贴政策以促进个体接种疫苗。
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