復合種群空間流行病演化動力學與對策分析.pdf

1、空間流行病演化動力學是現在網絡化社會背景下從公共衛(wèi)生安全與信息科學綜合交叉的國際學術前沿問題之一。最近幾十年間，伴隨人類社會的網絡化進程，現代公共衛(wèi)生醫(yī)療體系得以建立和完善，努力制衡傳染病的威脅;然而另一方面，這種網絡化發(fā)展趨勢也使得人員與物資的流動日益頻繁、便捷，從而增強了流行病空間擴散的潛力。例如:2002-2003年，藉由發(fā)達的國際航空網絡，非典型性肺炎(SARS)這種高致病性病毒得以從香港迅速擴散到全球三十多個國家;時隔幾年，甲

2、流感（AH1N1）又憑借發(fā)達的公共交通網絡席卷世界各國，從最初墨西哥的局部疫情到全球兩百多個國家暴發(fā)大流感，期間僅僅經過了三四個月。當代流行性傳染病大尺度范圍空間傳播所體現出的新特性，根源于當今人口結構與人群移動屬性等方面社會因素的改變。
　　復合種群網絡模型的提出為刻畫流行病大尺度范圍空間傳播帶來了合理的研究思路與方案。研究人員通過采用粒子網絡的結構框架和反應散射（或反應通勤）的動力學機制，抓住了驅動流行病空間傳播的關鍵因素，與

3、現實情況存在很強的對應。本論文基于復合種群的模型框架對空間流行病演化動力學進行了諸多探索。采用實證統(tǒng)計、理論分析、數據驅動與計算仿真相結合的手段，研究了流行病空間傳播的內秉機理與影響因素，并對流行病控制對策的效用進行了系統(tǒng)的分析。本博士論文主要內容如下:
　　基于實際數據，對大尺度空間范圍流行病傳播過程中標度律聯合涌現進行了實證研究與理論分析，揭示出標度涌現源于系統(tǒng)自身的結構異質性，這在以前是未被研究清楚的（前人普遍認為外界因素的

4、擾動是起因）。通過研究傳播模式，揭示出結構異質性對于刻畫大型流行病的重要意義。我們將在第二章詳細闡述這部分內容。
　　基于最小復合種群模型，首次針對控制策略延緩空間入侵效果的問題構建了統(tǒng)一的理論框架（前人的方法只適用于分析航空管制的情況）。對比了航空管制與病患隔離這兩種代表性策略對空間入侵的延緩效果，揭示出響應延時的重要影響;我們將在第三章詳細闡述這部分內容。
　　首次系統(tǒng)地研究了基于危情評估反饋調控策略強度的病患隔離機制的

5、效果（前人的研究忽視了決策的影響），通過對比均質與異質隔離下策略的作用效果，發(fā)現某些條件下異質隔離對于削減感染者數量能起到事半功倍的效果，但對空間入侵的延緩卻不是最優(yōu)的。值得指出的是，基于美國人口統(tǒng)計與航空運輸流量的真實數據驅動的大型復合種群網絡模型尚屬國內首例。我們將在第四章詳細闡述這部分內容。
　　針對傳統(tǒng)復合種群框架下往往假設子種群內個體均勻混合的問題，本論文基于最新的實證結果，首次在復合種群模型框架中考慮了地域相關的異質性