基于复杂网络的资源与疾病耦合传播研究

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现实世界中的许多传播现象,如计算机病毒的传播,谣言的扩散,传染病传播等,都可以用复杂网络上的传播动力学进行描述。因此基于复杂网络传播动力学的研究在疾病防控,风险评估,舆情控制等领域的应用吸引了大量专家学者的广泛关注。然而现实生活中的诸多传播现象通常不是割裂存在的,而是相互作用共同演化的,如多种疾病的同时暴发,多种谣言的同时扩散。这也使得对于复杂网络上传播动力学过程的建模以及干预的研究困难重重。近年来,研究者们在研究疾病传播动力学时发现复杂网络上资源与疾病耦合传播过程能够很好的拟合现实世界中的传染病传播以及恢复过程,且资源(如口罩、84消毒水等)的分配对于流行病防控起着至关重要的作用。为了进一步研究复杂网络上资源与疾病耦合传播的传播动力学过程,并找到干预的策略,本文基于已有的相关模型进行了改进,并进一步研究了复杂网络上资源与疾病耦合传播动力学过程。本文主要的研究内容以及创新点可概况为以下两点:1.提出了基于双层网络的资源与疾病耦合传播模型,并基于此探讨了资源支持、接触偏好、节点抵抗力以及双层网络结构对疾病暴发阈值和传播规模的影响。研究发现随着资源生成指数的增大,模型中稳态传染病暴发规模呈现先减小后增大态势,当资源生成指数为0时取得最小值,此时易感态节点可以为感染态邻居提供最多的资源,感染节点恢复概率最大;其次,研究发现当感染态节点越倾向于向度数大的节点传播疾病时,模型中的稳态传染病传播规模最小;最后,研究发现随着节点抵抗力的提高,网络中稳态疾病传播规模不断降低。2.提出了基于警觉性的资源与疾病耦合传播模型。在该模型中基于如下假设,即节点感染率与资源量相关。基于该模型本文研究了节点警觉性对耦合传播动力学的影响。研究发现,模型中存在一个最优的警觉性值,在该条件下,疾病传播范围最小,疾病暴发阈值最大。以上研究结果表明在传染病暴发时期,个体应保持一个合理的警觉性,不能过度警觉,也不应该过度放松。本文提出的模型,可以更好的描述真实世界中的流行病传播过程。相关研究结果,可以作为制定传染病防控政策的理论支撑。
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