复杂网络上疾病传播溯源算法综述

来源 :计算机学报 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yadnlf
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
流感、肺结核等呼吸道传染病严重威胁人类的健康,因此当疫情爆发时,快速、准确地推断疾病起源,对于疾病防控具有重要的理论意义和应用价值。和社交网络上的谣言传播以及计算机网络上的病毒传播不同,呼吸道疾病依赖于人际物理接触,而且具有更为复杂的疾病传播模型。在本篇综述里,我们首先介绍了人际接触网络、疾病传播模型和疾病传播溯源问题的形式化定义,以及溯源问题在传播时间、快照覆盖程度、传播源数量和传播源候选节点四个层面上的推广,给出了溯源算法的评价指标(准确率和错误距离)和基于贝叶斯极大似然估计的设计脉络;然后分别分析了现有的溯源算法,包括基于传染源中心性的算法、基于置信传播的算法、基于蒙特卡洛的算法、以及基于最小描述长度的算法。在这4类算法中,基于传染源中心性的算法最多,使用了包括传播中心性、Jordan中心性、动态年龄和无偏中介中心性共4种中心性指标,并且基于传播中心性和Jordan中心性的算法被推广到更为一般的情形,如多个传播源、快照信息不完全等。我们分别在四种理想网络和两种真实人际接触网络下,实现并比较了常用溯源算法的性能。评估结果(包括准确率、错误距离、运行时间)表明:(1)溯源算法普遍对网络结构较为敏感;(2)多数算法对疾病传播参数具有鲁棒性;(3)相对于其他算法而言,动态消息传递算法尽管耗时几乎最长,但具有最高的准确度;(4)在耗时较短的算法中,无偏中介中心性具有相对较小的误差距离。根据实验结果,我们根据不同的使用场景推荐了不同的算法:(1)当运行时间不重要时,我们推荐动态消息传递算法;(2)相反,当我们希望快速溯源时,应该考虑基于无偏中介中心性的算法,当网络是随机树时Jordan中心估计算法更优;(3)反向贪心算法和动态年龄算法分别在随机网络和无标度网络上兼顾了准确率和运行时间。最后,我们总结了本文中介绍的所有溯源算法的适用性和时间空间复杂度,讨论了它们的实际应用以及后续的免疫措施,并提出未来的研究趋势,包括研究更准确的极大似然估计算法以提高算法的准确度、挖掘并利用传播过程中的信息以提高现有溯源算法的效率,以及考虑动态人际接触网络以提高算法的实用性等。
其他文献
目的采用老年人潜在不适当处方筛查工具(Screening Tool of Older Persons’ Prescriptions,STOPP)标准评估老年神经内科门诊患者的潜在不适当用药(potentially inappropriate m
<正>二元一次方程组在整个初中数学知识中起着承上启下的作用,是以后学习一次函数的基础.二元一次方程组的解法及其应用是中考考查的重点内容.考点命题角度:二元一次方程的变
<正>"我的人生履历是从琴书开始……"说着这话的人,回忆起了1978年:时逢济南文工团招人,14岁的杨珀第一次站上了舞台,清唱了一曲沂蒙山小调,一下子就打动了当时的评委——著
灰姑娘的故事流传千古,在国内外许多文学作品中都有灰姑娘的踪影。本文借用灰姑娘原型,通过作者生平,解读了简·奥斯丁的《傲慢与偏见》,认为作者笔下的伊丽莎白不仅具备灰姑
从1994年起至今,核心竞争力的相关研究受到了国内学术界的广泛关注。2000年1月25日,资深管理学家成思危教授在主题报告“管理科学的若干重要学术问题与学科前沿”中指出,企业
通过组织包括中石油、中石化所属钻井液材料质检中心在内的24家单位,开展了重晶石粉检测实验室间比对活动,比对项目依据GB/T 5005—2010《钻井液材料规范》的相关要求开展,涉
目的:本课题通过比较观察组及对照组治疗后外周血象各指标、骨髓象、出血情况等,探讨益气养阴方是否有促进白血病化疗后血小板恢复、防治出血、减少成分血输注等方面的疗效。
<正>近几年,数学中考越来越关注下面提到的定理和结论的考查,本文拟对其进行初步地探索,以抛砖引玉,希望引起大家的重视.定理:设反比例函数y=k x(k≠0)的图像上有任意两点A、
在经济全球化、城乡一体化、城镇化的背景下,区域产业结构优化将成为城市竞争优势的重要来源,是城镇化建设的重要前提,也是区域获得可持续发展的重要保证。技术含量低、资源
<正>中考要求1.理解圆及其有关概念,了解弧、弦及圆心角之间的关系,探索并了解点与圆、直线与圆以及圆与圆的位置关系.2.探索圆的性质,了解圆周角与圆心角的关系、直径所对圆