疾病信息与传染病共演化动力学性态分析与研究

来源 :中北大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:silencegrrr
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
在传染病暴发期间,社交媒体在提醒和教育公众方面发挥着重要作用。通过提高对该疾病及其预防的认识,可以导致行为改变影响接触发病率,疾病的传播可以增强危机意识,从而促进信息的传播。随着移动技术的不断发展和普及,社交媒体有望在传染病建模领域发挥越来越突出的作用,以提高其预测能力。因此,学者们通过建立基于复杂网络的传染病模型,来深入浅出的分析数学模型所反映的现实问题。针对以上现象建立了数学模型,以研究疾病信息与传染病共演化模型,本文的主要研究内容如下:(1)根据2019年新型冠状病毒(COVID-19)传染病的传播机理和媒体疾病信息的影响,提出具有疾病信息影响的SIHRS传染病模型。利用下一代矩阵方法计算出基本再生数,证明了无病平衡点和地方病平衡点的全局渐近稳定性。基于湖北省1月26日至2月13日的疫情报告数据,通过数值模拟对理论分析结果验证,考虑了媒体报道信息贯彻率和接触率不同时,对疾病传播规模和达到峰值时间的影响进行了分析。结果表明,如果信息执行率降低,确诊病例的高峰将延迟到达,并将显著增加。因此,为了做好复工后的预防措施,很有必要保持较高的媒体信息量和媒体报道的执行率。(2)针对COVID-19疫情期间媒体疾病信息报道和政策法规宣传,建立了具有脉冲时滞响应的SIHRS传染病模型,利用信息论对疾病信息进行量化,考虑了确诊病例数和医疗资源的报道信息对民众情绪的正负面影响。为了抑制民众的负面信息量,引入具有脉冲时滞响应的政策法规信息宣传因素。利用武汉市COVID-19疫情的报道数据对系统模型进行仿真验证。主要结果表明:在确诊病例影响下产生负面信息量的贯彻率逐渐减小到0.4倍时,累计确诊病例将大幅降低至约3.7万例,表明疫情相关媒体信息普及要广泛;当受政策法规信息量影响的贯彻率逐渐增大到3倍时,累计确诊病例将大幅降低至约2.8万例,表明政策法规宣传信息的持续报道和落实到位对减少感染病例数量效果明显;当政策法规信息量对负面信息量的抑制率逐渐增大到3倍时,累积确诊病例也将大幅降低至约2.7万例,表明针对性的政策法规信息对抑制负面情绪具有良好的效果。(3)由于疫情期间媒体的多样性,民众接收信息的异质性,媒体信息诱导的疫情防控意识有积极和消极之分,针对此建立了一个基于正负面信息影响的网络传染病模型。首先,利用下一代矩阵方法计算出基本再生数,分析了无病平衡点和地方病平衡点的动力学性态。为了控制感染人数,降低接触率和宣传成本,同时达到媒体的积极宣传效果,对接触感染率和媒体报道实施率进行时变控制,得到了模型的最优控制解。最后,通过数值仿真验证了理论分析的结果。结果表明:疾病信息并不会影响传染病的传播阈值,但是可以有效的减少感染的人数;正面信息的有效宣传,负面信息的抑制能有效的增强人们的预防意识,从而达到抑制疾病传播,降低感染规模的效果。(4)针对不同易感者自我保护措施的不同,以及疫情期间接触行为的变化,建立了一个媒体信息影响的网络传染病SIS模型。将易感染者分类,并采用非线性发生率来反映受媒体影响的一类易感者的感染率。利用下一代矩阵法计算出基本再生数,分析了无病平衡点和地方病平衡点的动力学性态。为了控制感染人数,降低接触率和宣传成本,同时达到媒体的积极宣传效果,对隔离率进行时变控制,得到了模型的最优控制解。通过数值仿真验证了理论分析结果的有效性。结果表明:媒体报道参数并不会影响传染病的传播阈值,但是隔离率会影响基本再生数的值;当媒体报道的强度和政府的宣传力度达到一定条件时,会抑制疾病的持续和吸引性;通过敏感性分析,选择针对形势的时变可控制量作为控制参数会降低基本再生数,并且时变控制对疾病的控制效果显著。本文的主要创新点包括:考虑了媒体报道信息的饱和效应,利用信息理论对染病者产生的媒体信息进行量化,为信息量化提出新的思路;通过负面信息刻画过度的媒体报道引起的恐慌等负面现象;多维信息因素对疾病传播的影响,如法律法规和制度政策通过脉冲系统来刻画;感染率采用含参发生率函数更现实的反映意识对疾病传播的影响推动了疾病信息意识模型的进一步研究。
其他文献
外骨骼机器人是智能机器人的典型代表之一,它可以实现人类智能与机器力量的结合,增强肌体的综合能力,缓解由于负重和长时间工作带来的疲劳。外骨骼机器人可以应用于提升士兵在携带更多物资弹药及作业设备后的运动速度与灵活性,也可以应用于工业、建筑业及抢险救灾等劳动强度较大且不便于机械化作业的场景中,提升穿戴者防止肌肉劳损和预防职业病的能力。下肢外骨骼机器人机构通过辅助装置与人体下肢并排连接,这需要下肢外骨骼机
计算机断层成像(Computed Tomography,CT)技术能够不破坏、无损伤、无影像重叠地呈现被测物体内部结构的详细信息,被广泛应用于医学影像诊断及工业无损检测等行业。X射线CT图像重建是将X射线穿透被检物体,利用从多组扫描角度下采集的投影信息重构物体内部断层信息的过程,是CT成像技术的关键环节。投影数据的完备性直接影响着CT图像重建模型的构建及实用化的可能。在医学和工业等行业的实践中,常
药食同源目录中的中草药食材有安全无毒的优点,紫苏和紫苏籽均位列其中,以紫苏和紫苏籽为原料提取出的天然产物种类十分丰富且被证明具有重要的应用价值和市场前景。本论文以紫苏叶(Perilla leave,PL)及紫苏籽榨油后的紫苏饼粕(Perilla seed meal,PSM)为材料提取紫苏多糖,一方面可丰富紫苏天然活性成分基础研发,另一方面可提高紫苏资源的综合利用度。分别对不同品种和时期PL、不同品
帕金森综合征是一系列有着相似症状的临床症候群,广义上帕金森病综合征包括原发性帕金森病、继发性帕金森综合征、帕金森叠加综合征(PPS)和遗传性帕金森综合征等变性疾病。临床上以中老年人好发,常表现为静止性震颤、肌强直、运动迟缓和姿势反射障碍等运动症状。多种因素均能诱导产生帕金森综合征,不同类型因素诱导的帕金森综合征的表现也不尽相同,某些治疗方法截然相反,故需要根据不同病因分辨。本文将针对两种因素导致的
研究背景尽管机械取栓(Mechanical thrombectomy,MT)提高了急性缺血性卒中(Acute ischemic stroke,AIS)患者血管再通率,但仍有约50%患者卒中后90天时功能预后不良,还有部分患者发展为症状性出血转化(Symptomatic hemorrhage transformation,sHT)、恶性脑水肿和脑疝等恶性病程。因此,早期识别有不良结局风险的患者,对于
研究背景和目的:胃癌(gastric cancer)的发病率和癌症致死率均高居我国癌症病例的第三位,严重危害我国居民身体健康和生活质量。80%的胃癌患者在确诊时已处进展期,手术或化疗对患者疾病康复均收效甚微,现已有部分生物标志物被用作进展期胃癌的治疗靶点,但疗效仍难令人满意,其原因主要在于肿瘤多基因突变和肿瘤微环境的改变,因此深入研究胃癌发生发展的分子机制,探寻行之有效的防治靶点,将为改善进展期胃
随着工业4.0的提出和国家智能制造2025发展规划的颁布,我国协作机器人销量复合增速超过了50%,机器人技术被更多地应用于智能生产线、家居生活、医疗、服务、科研教育、援助等人机协作领域,协作机器人成为机器人行业未来发展的重点方向。人机协作场景要求机械臂具有高柔性、安全性、感知力、轻量化、模块化等特性,因而人机协作机械臂的模块化关节通常由结构简单、重量轻、传动比大的谐波减速器和高精度关节力矩传感器构
基于保偏光纤的偏振器件在相干光纤通信、光纤陀螺仪、光纤传感器等领域中有着极其重要的应用价值。四分之一波片是一种能够将线偏振光转化为圆偏振光的偏振器件,在全光纤电流互感器中有着十分重要的作用,它通常由两段保偏光纤45°对轴熔接,然后截取波片制作光纤的四分之一拍长的长度制作而成。保偏光纤的对轴角度是其制作过程中的关键一步,直接影响到四分之一波片的性能,而如何精确控制保偏光纤的对轴角度是四分之一波片制备
面部表情识别技术是人机交互领域的研究热点之一,已广泛的应用在远程教育、智能驾驶等领域。尽管面部表情识别技术已取得诸多成果,但是在实际应用场景中仍然存在许多挑战,如复杂多变的光照条件、不同遮挡程度的面部表情等。为了给出具有较强鲁棒性的人脸表情识别方法,许多学者将神经网络应用于表情识别并取得了好的识别效果。本文对基于神经网络的静态图像和图像序列表情识别进行了研究。(1)对静态图像的人脸表情识别研究,选
研究背景:血管钙化是慢性肾脏病(Chronic kidney disease,CKD)患者中最常见的病理现象。现有的证据表明血管钙化与CKD患者心血管事件风险显著相关,是CKD患者心血管并发症的独立危险因素。然而目前临床尚无针对CKD患者血管钙化的有效预防和治疗方法。近年来,越来越多的证据表明肠道菌群在多种疾病中扮演着关键性角色,包括CKD。肠道菌群失衡,即肠道微生物组成和功能的改变是CKD患者的