基于目标免疫的疾病传播应急控制模型研究精选.pdf

第２８卷第８期 管理评论 Ｖｏｌ． ２８，Ｎｏ． ８ ２０１６年８月 Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｒｅｖｉｅｗ Ａｕｇ．，２０１６ 基于目标免疫的疾病传播应急控制模型研究 孙彩虹　 张博舒 （中国人民大学信息学院，北京 １００８７２） 摘要：本文利用多主体建模和社会网络理论构建了一个疾病传播与控制计算实验框架，并提出 一个基于传播扩散力的疾病传播控制模型。 在给定初始传染源的情景下，模拟疾病在网络上的 传播过程，构建传染树，并提出一种基于传播扩散力的目标免疫算法。 通过大量仿真实验发现， 本文提出的目标免疫算法可针对传染源及其所处的网络位置和网络结构，识别出疾病传播中的 关键路径和关键节点，及时有效地为疾病控制应急管理提供决策支持依据。 关键词：应急管理；ＳＩＲ传播模型；多主体建模；免疫算法；级联 引　 言 近年来，国际范围内的突发事件频出，由于突发事件具有复杂度高、监测预警难、决策管理者缺乏指挥经 － ［１］ ［１ ７］ 验等特点 ，突发事件的应急管理研究已成为应急管理领域的研究热点之一 。 根据突发事件的影响类 型，可将其分为自然灾害、事故灾难、公共卫生和社会安全四类。 其中公共卫生直接关系到整个社会的健康、 生活质量等方面，是社会上普遍关注的热点问题。 如何对疾病，尤其是传染病进行预防和控制在近几年来受 到了各级政府的高度重视。 传染病是由各种病原体引起的能在人与人、动物与动物或人与动物之间相互传播的一类疾病，也是威胁 人类健康的主要疾病之一。 如２０１５年５月底，广东省出现了首例输入性中东呼吸综合征（ＭＥＲＳ）确认病例。 根据世界卫生组织（ＷＨＯ）公布的数据显示，截止２０１５年５月２５ 日，全球累计实验室确诊的ＭＥＲＳ病例共 １１３９例，死亡４３１例，病死率约３７８％，以ＭＥＲＳ为代表的传染病，如ＳＡＲＳ，乙型肝炎等疾病对人类社会造成 了严重的威胁，传染病大范围流行的风险日益增加。 如何遏制恶性传染病的传播，是政府和社会所面临的最 紧迫的问题之一，也是应急管理中的重要研究内容。 传染病的主要传播途径是人与人之间的接触，如握手、飞沫传播等。 在传统传染病模型中，常用微分方程 来建模，其假设是人和人之间都以某个概率进行接触。 而现实生活中，每个个体所能接触的个体范围十分有 ［８］ 限 ，且每个个体都有自己的属性特征和接触规则，个体之间根据其在日常生活中是否有接触而形成接触网 ［９］ 络。 因此通过社会网络建模来描述个体之间的接触更为符合实际 。 目前较为常见的复杂网络结构有三 类：随机网络，小世界网络和无标度网络。 传统的随机网络中不同节点之间的连接是随机设置的，但是大部分 ［１０］ 节点的度是相同的，遵循泊松分布 。 但是随机网络并不能很好的反映现实世界中的网络结构。 Ｗａｔｔｓ 和 ［１１］ ［１２］ Ｓｔｒｏｇａｔｚ 在１９９８年提出了小世界网络（ＷＳ模型），以及 Ｂａｒａｂａｓｉ 和Ａｌｂｅｒｔ 在 １９９９年提出的无标度网络 － （ＢＡ模型）被证明是在很大程度上可以反映真实世界［１３ １５］。 从系统科学的角度来看，传染病在人群中的传播是一个复杂的扩散过程。 对疾病扩散过程进行建模，可 ［１６，１７］