复杂网络上的传染病传播和免疫接种策略研究

发布时间：2017-03-30 06:24

  本文关键词：复杂网络上的传染病传播和免疫接种策略研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：复杂网络是描述复杂系统微观个体相互作用拓扑结构的重要工具。研究复杂网络一方面关注其基本结构,另一方面则以它为基本载体,研究网络上的传播动力学行为。在诸多的传播动力学中,和现实生活息息相关的,物理学家目前研究最为深入广泛的当属传染病动力学。借助于平均场理论,可以建立微分方程解析地研究全连接网络上的传播行为。而对于一般的复杂网络,常利用Gillespie对传染病传播过程进行随机模拟。在人群中进行自愿接种以实现群体免疫的措施是预防传染病的大面积蔓延的有效手段,但是却时常会导致公共物品困境。其原因在于接种个体通过接种行为在保护自身不被感染的同时,因为自身不会成为感染者继而不会感染别的个体。这会降低理性邻居个体对于被传染的风险估计而促使他们倾向于采取不免疫策略,最终导致个体的最优免疫率低于群体最优免疫率。当考虑个体的有限理性时,个体之间经过长时间的适应性学习之后群体的免疫水平会达到一个稳定水平。此时的免疫困境现象更加明显,低免疫成本时常常免疫过度而高免疫成本却免疫不足。如何才能走出这一免疫困境呢?我们通过在群体中引入少部分坚定策略代理人,研究了此时疾病传播免疫接种博弈耦合模型的结果。发现·当群体中仅引入少部分坚定免疫策略代理人时,相比于未引入这部分个体而言,对于中间水平的免疫成本,所有网络中的整体免疫水平上升了。尤其在高相对免疫成本时,系统中仍然具有相当数目的免疫者,但是在低相对免疫成本时,人群中的过度免疫现象加剧了。·当群体中仅引入少部分坚定非免疫策略代理人时,相比于未引入这部分个体而言,对于中间水平的免疫成本,所有网络中的整体免疫水平下降了。但是在低相对免疫成本时,人群中的过度免疫现象却消失了。·当群体中同时引入少部分坚定免疫和非免疫策略代理人时。相比于未引入这部分个体而言,对于中间水平的免疫成本,所有网络中整体免疫水平上升了。同时低成本时的过度免疫和高成本时的免疫消失现象得到一定程度上的规避,群体的整体免疫水平向整体成本最小所确定的帕累托最优免疫水平靠近。我们的结果表明在群体中适当的引入少部分坚定策略代理人,能够使得非理性假设下的演化博弈均衡免疫水平达到完全理性假设下群体成本最小所确定的帕累托最优免疫水平,同时传染病的规模得到较好的控制。
【关键词】：传染病 复杂网络 免疫行为 演化博弈论 坚定策略代理人
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R51
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第一章 复杂网络简介10-18
• 1.1 复杂网络概述10-12
• 1.2 复杂网络基本描述12-14
• 1.3 常见复杂网络介绍14-16
• 1.3.1 规则网络14
• 1.3.2 随机图14-15
• 1.3.3 小世界网络15
• 1.3.4 无标度网络15-16
• 1.4 小结16-18
• 第二章 复杂网络上的传染病动力学18-28
• 2.1 传染病概述和SIR模型简介18-19
• 2.2 全连接网络中的SIR模型19-21
• 2.3 复杂网络中的SIR模型21-27
• 2.4 小结27-28
• 第三章 接种博弈和免疫困境28-38
• 3.1 经典博弈论框架下的最优免疫决策28-31
• 3.1.1 个体最优免疫策略28-29
• 3.1.2 群体最优免疫策略29-30
• 3.1.3 免疫接种困境30-31
• 3.2 演化博弈框架下的免疫策略学习和疾病传播耦合模型31-36
• 3.2.1 全连接网络中的演化博弈行为33-34
• 3.2.2 二维周期性方格网络中的演化博弈行为34-36
• 3.3 小结36-38
• 第四章 含坚定策略代理人的免疫接种演化博弈模型38-58
• 4.1 模型概述39-41
• 4.2 仅含坚定免疫策略代理人的模型41-48
• 4.2.1 全连接网络中的结果和讨论41-45
• 4.2.2 二维周期性方格网络中的结果和讨论45-47
• 4.2.3 其他复杂网络中的结果与讨论47-48
• 4.3 仅含坚定非免疫策略代理人的模型48-52
• 4.3.1 全连接网络中的结果和讨论48-51
• 4.3.2 二维周期性方格和其他网络中的结果和讨论51-52
• 4.4 同时含有坚定免疫策略和坚定非免疫策略代理人的模型52-55
• 4.4.1 全连接网络中的结果和讨论53-54
• 4.4.2 二维周期性方格和其他网络中的结果和讨论54-55
• 4.5 小结55-58
• 第五章 总结和展望58-60
• 参考文献60-65
• 发表文章目录65-66
• 附录一：主要模拟部分程序代码66-89
• 致谢89

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 林莉,汤培清,廖绍光;福安市不同免疫阶段麻疹流行特征及免疫策略探讨[J];海峡预防医学杂志;2000年01期

2 ;乙型肝炎疫苗免疫效果影响因素和加强免疫策略研究[J];中国科技奖励;2008年03期

3 ;“乙型肝炎疫苗免疫效果影响因素和加强免疫策略研究”项目获2008年中华医学科技二等奖[J];药物分析杂志;2009年02期

4 何佩琴;;安定区1986—2009年麻疹发病趋势及免疫策略分析[J];中国初级卫生保健;2010年12期

5 季群伟,张庆梅,徐江荣,周庆红,雷绘君;肾综合征出血热疫苗效果免疫(感染)增强和免疫策略研究[J];医学动物防制;1999年10期

6 张豪;浅谈洪涝灾害引发疫病的免疫策略[J];中国计划免疫;1999年03期

7 翁景清;;浙江省肾综合征出血热灭活疫苗免疫效果、免疫(感染)增强和免疫策略现场研究[J];医学研究通讯;2003年07期

8 孟丽;张天东;张彦玲;杜红梅;汪莹;李爱芝;;流行性腮腺炎的免疫策略[J];中国社区医师(医学专业半月刊);2008年10期

9 王璐,李辉,王树声,龚健,曾宪嘉,李荣成,农艺,黄月葵,陈修荣,黄兆能;中国乙型肝炎不同流行区最佳免疫策略研究[J];中华预防医学杂志;1999年02期

10 卢关平,黄宝明,文美贞,许健莲,叶秀华;实施乙型肝炎免疫策略后免疫效果研究[J];中国预防医学杂志;2004年03期

中国重要会议论文全文数据库 前4条

1 朱凤才;;乙肝疫苗免后成人无应答免疫策略研究[A];华东地区第十次流行病学学术会议暨华东地区流行病学学术会议20周年庆典论文汇编[C];2010年

2 周佳华;黄樟灿;;具有远程感染的SEIQ模型免疫策略研究[A];第五届全国复杂网络学术会议论文（摘要）汇集[C];2009年

3 纪鹏;葛洪伟;;复杂网络的免疫策略[A];2009年第五届全国网络科学论坛论文集[C];2009年

4 唐权;陈峻崧;窦骏;;结核DNA疫苗免疫策略研究进展[A];第6次全国微生物学与免疫学大会论文摘要汇编[C];2004年

中国重要报纸全文数据库 前3条

1 记者 陈丹;科学家观察到酶是如何“编辑”DNA的[N];科技日报;2014年

2 财富证券 阙水深 丁颖新 王骏;在免疫策略中实现高收益率[N];证券时报;2004年

3 郑灵巧;流感须重点防治[N];健康报;2002年

中国博士学位论文全文数据库 前6条

1 年福忠;混沌和复杂网络同步及传染病免疫策略研究[D];大连理工大学;2011年

2 朱奕奕;上海市甲型病毒性肝炎免疫策略评价研究[D];复旦大学;2012年

3 马超;中国麻疹流行病学与消除麻疹免疫策略研究[D];中国疾病预防控制中心;2014年

4 殷大鹏;中国水痘疫苗免疫策略评价和成本效益分析[D];中国疾病预防控制中心;2012年

5 朱峰;国债利率风险免疫策略研究[D];厦门大学;2004年

6 王亚奇;多传播因素的复杂网络病毒传播及免疫策略研究[D];南京邮电大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 聂力;互连网络中的病毒传播及免疫策略研究[D];哈尔滨工业大学;2014年

2 刘小涛;复杂网络上的传染病传播和免疫接种策略研究[D];兰州大学;2015年

3 柳彤;基于加权网络的传染病免疫策略研究[D];兰州理工大学;2014年

4 方宝平;复杂网络的病毒传播及免疫策略[D];安徽大学;2011年

5 彭成斌;广义复杂网络上传染病阈值及其免疫策略研究[D];浙江大学;2010年

6 孙婷婷;复杂网络的病毒传播模型及其免疫策略研究[D];安徽大学;2013年

7 杜炫衡;病毒传播动力系统的参数预计与免疫策略[D];复旦大学;2013年

8 陈洁;绍兴市麻疹、风疹和流行性腮腺炎的流行特征及免疫策略研究[D];浙江大学;2006年

9 李彦景;云环境下免疫策略的研究[D];石家庄铁道大学;2012年

10 姜浩;复杂网络中传播模型和免疫策略的研究[D];哈尔滨工业大学;2013年

  本文关键词：复杂网络上的传染病传播和免疫接种策略研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：276457