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基于节点度信息的自愿免疫模型研究

胡兆龙 刘建国 任卓明

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基于节点度信息的自愿免疫模型研究

胡兆龙, 刘建国, 任卓明

Analysis of voluntary vaccination model based on the node degree information

Hu Zhao-Long, Liu Jian-Guo, Ren Zhuo-Ming
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  • 疾病的广泛传播给人类带来了巨大的损失, 因此抑制疾病的传播非常重要. 本文考虑了个体接种疫苗意愿的差异性, 并结合博弈理论建立了一个基于节点度信息的自愿免疫模型. 理论解析结果证明当感染率超过某个阈值时, 该模型与忽略个体接种意愿差异性的经典模型(Zhang et al 2010 New J. Phys. 12 023015) 传播效果(感染节点数)一样. 继而考虑疫苗永久有效和有效期有限两种情况, 在Barabási-Albert网络中利用SIS传播模型对疾病的传播进程进行了数值模拟, 发现数值模拟结果与理论解析结果非常符合. 实验证明, 当感染耗费和接种疫苗耗费相同时, 该模型比忽略个体接种意愿差异性的经典模型能够更好的抑制疾病的传播, 且感染人数下降比例超过65%, 更重要的是,疫苗有效期越长本文的模型 (与忽略个体接种意愿差异性的经典模型相比)抑制疾病传播效果越好.
    The widespread of epidemics bring tremendous losses to the mankind, thus it is very important to prevent the spread of epidemics. In this paper, the differences between individual tendency of vaccination is taken into account to propose a voluntary vaccination model based on the node degree information. Further, the theoretical analysis result shows that if propagation rate exceed a threshold value, the effectiveness of epidemic spreading (the number of infectious nodes) of the model above and the classical model ignoring the difference between the individual vaccination willingness [Zhang et al 2010 New J. Phys. 12 023015] will be the same. Both the permanent vaccination and the temporary vaccination are considered to analyze the process of epidemic spreading for the Barabási-Albert network by using the SIS model. The numerical simulation results are consistent with the empirical ones very well. Experiments prove that when the infection cost and vaccine cost is the same, the model can prevent the spread of the epidemic more effective as compared with the classical one, and the proportion of the infections decreases over 65% than the classical one. In addition, the longer the live of vaccine, the more effective the prevention of the spread of the epidemic using this model (compared with the classical model ignoring the difference between the individual vaccination willingness).
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 91024026, 71071098, 71171136)、上海市科研创新基金(批准号: 11ZZ135, 11YZ110)、教育部科学技术研究重点项目(批准号: 211057)、上海市一流科学建设项目(批准号: XTKX2012)和上海市研究生创新基金(批准号: JWCXSL1202)资助的课题.
    • Funds: This work supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 91024026, 71071098, 71171136), the Innovation Program of Shanghai Municipal Education Commission (Grant Nos. 11ZZ135, 11YZ110), the Key Project of Chinese Ministry of Education (Grant No. 211057), the Shanghai Leading Academic Discipline Project of China (Grant No. XTKX2012), and the Innovation Fund Project for Graduate Student of Shanghai (Grant No. JWCXSL1202).
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-05-28
  • 修回日期:  2013-08-15
  • 刊出日期:  2013-11-05

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