基于复杂网络的传染病双重感染的数值模拟及其分析

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复杂网络的传播动力学是复杂网络研究的一个重要方向。对于传染病而言,其传播动力学研究主要集中于单菌株传播;然而,多菌株的传播现象实际上非常普遍,且还存在混合感染的现象,故其传播过程更为复杂。因此,对多菌株在复杂网络上的传播行为进行建模、数值模拟和分析,有助于探寻现实中的多菌株传播规律和特征。  本文将复杂网络理论与元胞自动机的思想相结合,研究两种菌株在网络中同时传播的双重感染过程。提出了在同一时刻两种菌株传播至同一节点(元胞)时该节点(元胞)的演化机制,构建起了一个基于无标度网络的双菌株SIRS(易染-感染-免疫-易染)传播模型。通过数值模拟计算,研究了菌株之间的相互作用和传播率等参数对宿主种群感染比例的影响,以及自然免疫、强制随机免疫和强制目标免疫等不同免疫策略对模拟的影响。  研究结果表明:病毒菌株之间相互作用的增强不会增加被感染宿主的总数,但会增加被感染宿主中双重感染情况的宿主比例;在病毒防治方面,只针对单菌株的药物并不能非常有效地控制病毒菌株的传播,而针对多菌株的抗病毒性药物则可非常有效地控制疫情蔓延;在免疫策略方面,通过模拟数据证明了目标免疫比随机免疫更能有效地控制疫情扩散。
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