復(fù)合種群空間流行病演化動(dòng)力學(xué)與對(duì)策分析.pdf

1、空間流行病演化動(dòng)力學(xué)是現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)化社會(huì)背景下從公共衛(wèi)生安全與信息科學(xué)綜合交叉的國(guó)際學(xué)術(shù)前沿問(wèn)題之一。最近幾十年間，伴隨人類社會(huì)的網(wǎng)絡(luò)化進(jìn)程，現(xiàn)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(wǎng)絡(luò)化發(fā)展趨勢(shì)也使得人員與物資的流動(dòng)日益頻繁、便捷，從而增強(qiáng)了流行病空間擴(kuò)散的潛力。例如:2002-2003年，藉由發(fā)達(dá)的國(guó)際航空網(wǎng)絡(luò)，非典型性肺炎(SARS)這種高致病性病毒得以從香港迅速擴(kuò)散到全球三十多個(gè)國(guó)家;時(shí)隔幾年，甲

2、流感（AH1N1）又憑借發(fā)達(dá)的公共交通網(wǎng)絡(luò)席卷世界各國(guó)，從最初墨西哥的局部疫情到全球兩百多個(gè)國(guó)家暴發(fā)大流感，期間僅僅經(jīng)過(guò)了三四個(gè)月。當(dāng)代流行性傳染病大尺度范圍空間傳播所體現(xiàn)出的新特性，根源于當(dāng)今人口結(jié)構(gòu)與人群移動(dòng)屬性等方面社會(huì)因素的改變。
　　復(fù)合種群網(wǎng)絡(luò)模型的提出為刻畫流行病大尺度范圍空間傳播帶來(lái)了合理的研究思路與方案。研究人員通過(guò)采用粒子網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)框架和反應(yīng)散射（或反應(yīng)通勤）的動(dòng)力學(xué)機(jī)制，抓住了驅(qū)動(dòng)流行病空間傳播的關(guān)鍵因素，與

3、現(xiàn)實(shí)情況存在很強(qiáng)的對(duì)應(yīng)。本論文基于復(fù)合種群的模型框架對(duì)空間流行病演化動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了諸多探索。采用實(shí)證統(tǒng)計(jì)、理論分析、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)與計(jì)算仿真相結(jié)合的手段，研究了流行病空間傳播的內(nèi)秉機(jī)理與影響因素，并對(duì)流行病控制對(duì)策的效用進(jìn)行了系統(tǒng)的分析。本博士論文主要內(nèi)容如下:
　　基于實(shí)際數(shù)據(jù)，對(duì)大尺度空間范圍流行病傳播過(guò)程中標(biāo)度律聯(lián)合涌現(xiàn)進(jìn)行了實(shí)證研究與理論分析，揭示出標(biāo)度涌現(xiàn)源于系統(tǒng)自身的結(jié)構(gòu)異質(zhì)性，這在以前是未被研究清楚的（前人普遍認(rèn)為外界因素的

4、擾動(dòng)是起因）。通過(guò)研究傳播模式，揭示出結(jié)構(gòu)異質(zhì)性對(duì)于刻畫大型流行病的重要意義。我們將在第二章詳細(xì)闡述這部分內(nèi)容。
　　基于最小復(fù)合種群模型，首次針對(duì)控制策略延緩空間入侵效果的問(wèn)題構(gòu)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(duì)比了航空管制與病患隔離這兩種代表性策略對(duì)空間入侵的延緩效果，揭示出響應(yīng)延時(shí)的重要影響;我們將在第三章詳細(xì)闡述這部分內(nèi)容。
　　首次系統(tǒng)地研究了基于危情評(píng)估反饋調(diào)控策略強(qiáng)度的病患隔離機(jī)制的

5、效果（前人的研究忽視了決策的影響），通過(guò)對(duì)比均質(zhì)與異質(zhì)隔離下策略的作用效果，發(fā)現(xiàn)某些條件下異質(zhì)隔離對(duì)于削減感染者數(shù)量能起到事半功倍的效果，但對(duì)空間入侵的延緩卻不是最優(yōu)的。值得指出的是，基于美國(guó)人口統(tǒng)計(jì)與航空運(yùn)輸流量的真實(shí)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的大型復(fù)合種群網(wǎng)絡(luò)模型尚屬國(guó)內(nèi)首例。我們將在第四章詳細(xì)闡述這部分內(nèi)容。
　　針對(duì)傳統(tǒng)復(fù)合種群框架下往往假設(shè)子種群內(nèi)個(gè)體均勻混合的問(wèn)題，本論文基于最新的實(shí)證結(jié)果，首次在復(fù)合種群模型框架中考慮了地域相關(guān)的異質(zhì)性