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无标度网络和动态小世界网络上的SEIS及SEIR模型研究 随着社交网络的发展,探索基于网络的传染病模型成为了研究热点。本文将介绍在无标度网络和动态小世界网络上基于SEIS和SEIR模型研究传染病的相关成果。 一、无标度网络上的SEIS和SEIR模型研究 无标度网络是指节点度数分布满足幂律分布的网络结构。这种网络结构具有高度离散性和异质性,节点间的连接采取优先连结高度连通的节点的机制,使得少部分节点具有特别重要的地位,容易诱发“寡头效应”和“小世界效应”,因此成为研究热点之一。 在无标度网络上研究传染病模型,主要关注的是节点的影响力和传播速度。 1.SEIS模型 SEIS模型是指一个个体在易感状态(S状态)和潜伏状态(E状态)之间转化,而后在恢复后再次处于易感状态(S状态)的模型。基于这个模型,Sun等人(2017)研究了无标度网络上节点的感染概率和网络结构的关系。他们发现,在真实网络中,因为高度连通的节点较少,使得传染病的传播速度相对较慢,因此在建模时需要考虑这种区分度的影响。并且,在传染病发生后,需要利用节点次数和连边信息对高度影响的节点进行有针对性的控制与防治。 2.SEIR模型 不同于SEIS模型,SEIR模型将感染者分为暴露状态(E状态)、潜伏期(I状态)和康复状态(R状态),可以更加全面地描述传染病的传播过程以及节点的感染概率、恢复概率等参数。 Wang等人(2018)基于SEIR模型,对网络结构的影响进行了研究。他们发现,在具有更强的宏观细节的网络系统上,网络的拓扑结构对传染病传播的速度具有显著影响,且传播过程更容易被网络拓扑的特征所约束。因此,研究网络拓扑结构对传染病传播的影响具有重要意义。 二、动态小世界网络上的SEIS和SEIR模型研究 动态小世界网络是指具有小世界效应(即任意两个节点之间的距离相对较短)和随时间变化的特点,具有更加自然的描述社交网络和交互式系统的能力。 1.SEIS模型 Tsou等人(2019)基于动态小世界网络,研究了传染病爆发的早期防控措施。他们发现,在网络交互中,限制允许新冠病毒从一个节点扩散到其他节点的传染能力,可以在瑞典目前的社交环境中有效地减少传染病的发生和爆发。此外,在动态小世界网络上,加强社区防护和病毒检测也是有效降低传染率的手段。 2.SEIR模型 相较于SEIS模型,SEIR模型在描述传染病传播过程时能够考虑更多的因素,如潜伏期、恢复期等。 Su等人(2017)基于SEIR模型,研究了社会网络和传染病的传播。他们发现,在社会网络结构中,个体的紧密联系以及不同社区之间的联系对传染病传播的影响至关重要。 结论 在无标度网络和动态小世界网络上,基于SEIS和SEIR模型的传染病研究具有广泛的应用价值。通过对网络结构和节点属性的深入研究,可以提供更加有效的防控策略,遏制传染病的传播。但需要注意的是,现实网络较为复杂且信息不完整,建模时需要结合实际情况进行参数设定和数据处理,才能提高研究成果的可信度和实用性。