具有垂直传播和一般接触的元胞自动机传染病模型

本文主要介绍一种基于元胞自动机模拟传染病传播的理论模型。人群被分为三类:易感者、染病者和病愈者,每个元胞状态代表某一类人群。特别考虑的是具有垂直传播和一般接触的传染病模型,并进一步考虑了接种疫苗的影响,这种影响能够降低传染病的传播。所提出的模型能够作为其他基于真实数据的模拟实际传染病模型算法研究的基础。

具有季节性和接种疫苗的元胞自动机传染病模型

为了研究基于二维元胞自动机的一类具有季节性和疫苗接种的SIR传染病模型对控制传染病的影响,利用平均场近似方法建立了非线性离散模型。对模型进行了数学分析,通过计算无病平衡点的Jacobian矩阵的谱半径,得到了无病平衡点的局部稳定性,通过数值模拟,找出了在正平衡点处染病者与元胞邻居结构δ的关系,并且考虑了不同的初始患者设置对疾病传播速度的影响,不同的接种疫苗率对疾病传播速度的影响。通过研究可知:当疾病的初始患者为中心分布时,传染病的传播速度小于初始患者为随机分布时的速度;随着接种疫苗率的增大,传染病的传播速度会减小,对初始患者为中心分布的元胞自动机影响较大。研究模型在控制传染病传播的动力学研究方面具有一定的参考价值。

一类复杂系统下元胞自动机传染病模型的控制和预测

本文以复杂网络系统为基础,构造了带有干预机制的元胞自动机模型。在二维网格 上,通过增加个体自主移动性构建了动态社会网络,模拟了在医疗干预下传染病的传播过程,动态刻画了不同时段的疾病爆发情况,体现了传染病传播特性。传染病的传播特征如消退型传播、爆发等,均能在模拟中体现出来,符合传染病传播规律。仿真结果表明医疗干预等措施对传染病传播能起到一定的抑制作用,为采取合理的预防及干预手段提供了参考和依据。最后利用该模型模拟了中国境内梅毒疫情的发病和传播情况,并预测了未来发展趋势,从而证明了该模型能够较好的反映动态社会网络和个体适应性行为对疾病传播的影响,模型结论并可运用于疫情预测。

基于元胞自动机的传染病传播模型研究

从复杂适应系统的观点,通过建立元胞自动机模型的方法模拟疾病传播这个复杂的过程.并对SARS地传播过程成功地进行了模拟。同时以此为基础针对可能对传染病产生影响的几种因素作了具体地考察,如人员的移动、及时就医等,考察这些因素对控制传染病达到稳定的具体影响,并给出一些控制这类问题的建议。

基于元胞自动机的突发传染病事件演化模型

运用复杂系统元胞自动机原理和多Agent理论,研究突发传染病事件的演化机理.通过对突发传染病事件特征分析,建立其传递演化模型,并对甲型H1N1事件进行了模拟仿真.结果袁叽突发传染病事件的内在原因是内部能量的积聚,演化过程是由内部个体相互之间发生传递作用使得能量不断积聚到突然大规模释放的过程.内部的传递效率、潜伏期以及基因长度都对演化产生较大影响,如果能降低这种作用,或采用免疫接种和隔离等手段阻止传递的可能性和缩小传递范围,就能有效地阻止突发事件的发生.

基于元胞自动机带有干预机制的传染病模型

在经典SEIR模型的基础上,提出了基于元胞自动机带有干预机制的传染病模型,模拟了在医疗干预下传染病的传播过程,动态刻画了不同时间段疾病的爆发情况,体现了传染病区域性传播的特性以及流动性传染的特点。不同传染病各自传播的特征如周期性传播、消退型传播、爆发等,均能在模拟中体现出来,符合传染病传播的规律。仿真结果表明医疗干预和疫苗等医疗措施对传染病传播起到一定的抑制作用,量化了医疗干预的效果,为采取合理的预防及干预手段提供了量化依据。

基于元胞自动机的传染病传播和控制仿真模型

从分析传染病的传播和发展的规律出发,利用元胞自动机构造出传染病传播和控制的仿真模型,同时引入隔离和预防策略对元胞演化制定了相应的规则,依据这些规则对每个元胞进行了同步更新。运用建立的元胞自动机模型对传染病传播和控制过程中所发生的变化进行有效模拟,同时给出了模型核心部分的matlab程序代码。模拟和分析结果表明,元胞自动机模型应用于传染病传播的模拟是合理的有效的,并进一步验证了接种疫苗、隔离、医学治疗是预防疾病和阻断疾病传播的有效手段。建立的元胞自动机模型还可运用到经济投资模拟、污染扩散等领域,具有很广阔的应用前景。

基于元胞自动机的传染病跨区域传播模型研究

人口迁移是传染病跨区域传播的主要途径。基于元胞自动机方法,根据区域特性将区域划分为静态和动态区域,同时考虑了区域内传染病传播和区域间人口迁移过程,建立了具有移动性和人口迁移功能的SIR传染病跨区域传播模型,分析了动态区域位置与面积对传染病跨区域传播的影响规律。研究发现:动态区域偏离中心程度是影响传染病蔓延的关键因素,当其减小时,传染病蔓延速度增加,在更短时间内到达感染峰值,且存在一个临界值,使传染病危害最小;此外,动态区域面积的增加,使区域内易形成多个传播中心,大大加快传染病感染进程。

一类基于元胞自动机的传染病模型的仿真

研究传染病优化控制建模,为了解决早期监测预警体系,考虑到传染病不能统一处理的各种影响因素,针对未能很好的体现疾病传播过程中人的行为特征的影响,从病毒在群体内传播行为的多样性特点出发,借助于网络病毒生长过程及拓扑结构,提出构造新的元胞自动机模型,对病毒在人群接触网络内的传播过程进行了仿真,并在此基础上研究了疫苗注射比率、病毒变异频率、个体反应时间对病毒传播的影响,同时针对病毒的传播特点提出了有效的防治策略。以甲型HIN1为实例,实验结果表明,元胞自动机模型能较好地仿真病毒的传播过程,在疾病预防和控制方面有较高的应用价值。

多因素制约下的SIR传染病模型的元胞自动机仿真模拟研究

针对多因素传染病的精确仿真,根据非高斯传染模型下模拟感染者的随机游走行为,通过构造传染病中心疫区的高斯压力死亡模型,采用基于sigmoid函数的痊愈率与不同隔离强度模拟感染者个体的被动转化行为,且其行为的发生服从动态泊松概率,建立了一类多因素制约下的元胞自动机传染病模型.通过对比实验发现,该模型的模拟仿真稳定,且能较精确仿真疫病传播的实际情况,相比目前的模型具有更高的精度.

考虑折返行为的元胞自动机人员疏散模型

为研究行人折返行为对疏散的影响,考虑多出口对行人的吸引力、人员相互作用力、火源蔓延威胁以及折返场吸引力的共同影响,在元胞自动机模型的基础上提出基于静态场、动态场、火源场以及折返场共同作用的行人疏散场域模型,研究不同折返比例、折返区域、人员密度、出口数量和位置情况下折返行为对疏散进程的影响。研究结果表明:少量折返行为对总疏散时间影响较小,而群体性折返行为的存在会增加总体疏散时间,随着折返比例的增加,疏散时间随之增加。折返区域离出口越近,对总体疏散效率的影响越小。折返行为对疏散进程的影响效果,随着人员密度的增加不断增强。在双出口条件下,对侧设置出口位置能有效减少折返行为对疏散进程的负面影响。研究结果可为提高紧急情况下的疏散效率提供参考。

结合Monte Carlo方法用元胞自动机模拟传染病

元胞自动机作为一种动态模型,更多的是作为一种通用性建模的方法,其应用几乎涉及社会和自然科学的各个领域。而----年的sars让人们记忆犹新,如果能用一种方法模拟其传播,则可以很好控制病情。苦于数据难求所以笔者的案例采用发生在奥斯威斯特(Oswestry)西南的口蹄疫,主要用CA法进行模拟,元胞规则则是利用Monte Carlo的随机模型。

元胞自动机在两类传染病模型中的应用

文章根据新冠病毒传染的特性,建立SEIR病毒传播模型,将环境中的个体看为Agent智能体,利用元胞自动机的特点制定规则进行仿真模拟。根据两种不同的环境讨论了元胞自动机在各自环境中的基础运用,同时结合病毒的不同传播特点、防疫的不同措施讨论了疫情扩散的具体程度,变相证明了客观事实,验证了元胞自动机的可靠真实性,为防疫决策提供相应依据。

基于改进的王正非模型结合元胞自动机的林火蔓延预测

【目的】针对当前我国林火蔓延预测仍存在预测精度不高、普适性差等问题,基于王正非速度模型结合多维元胞自动机的林火蔓延预测模型进行改进,研究了不同区域和分辨率下该模型的有效性,增强了该模型对于不同分辨率数据的适应能力,从而更好地对森林火灾蔓延进行预测,并为林区的火灾蔓延预测和管理提供一种科学合理的技术手段。【方法】使用黑龙江省大兴安岭地区2011年10月28日发生的森林火灾(分辨率500 m)与四川省凉山地区2022年3月29日发生的森林火灾(分辨率30 m)作为数据源,提取发生火灾时刻以及蔓延过程的火线。引入归一化植被指数(NDVI)对王正非模型进行改进,并利用反卷积算法对元胞自动机算法进行改进,将改进后模型输出的结果与实际结果进行精度对比,并比较不同分辨率下的模型精度表现。【结果】改进后的模型精度有明显的提升,其中,黑龙江省大兴安岭试验改进后模型的kappa系数提高了0.0297,面积误差率降低了21.33%,火场预测火点170个,平均过火速度0.75 m/min。四川省木里县试验改进后模型的kappa系数提高了0.1165,面积误差率降低了37.08%,火场预测火点1795个,平均过火速度为4.00 m/min。【结论】改进后的林火蔓延预测模型可以更有效地预测火灾蔓延并计算出最可能过火的火点位置,其预测结果具有高度的一致性和准确性,提高了林火蔓延模拟预测的实用性。与原始模型相比,改进后的模型很好地提高了在不同分辨率数据下的预测精度,能为林火预防和管理提供科学依据。

基于改进元胞自动机的城市区域疏散时序规划模型研究

为解决灾前城市大规模人群有效疏散的难题,考虑实际路网、人口等因素对疏散的影响对传统元胞自动机疏散模型进行改进,构建以各疏散组整体疏散时间最短且不发生拥堵为目标的城市区域疏散时序规划模型,并选取武汉市某滨江地区进行疏散仿真模拟以验证突出模型的有效性与适用性。研究结果表明:提出的模型可以显著减少各疏散组的整体疏散时间和道路拥堵概率,同时得到具体的分阶段疏散方案。研究结果可为制定城市大灾巨灾的应对预案、构建灾害情景等工作提供参考。

基于元胞自动机的传染病传播模拟研究

随着全球化进一步发展,传染病的危害性愈发严重,因而对传染病的研究显得十分重要。在考虑到高校学生的接触关系基础上,利用元胞自动机理论,对于高校传染病传播扩散机制进行动态模拟。研究表明,上述研究方法具有可行性。

基于元胞自动机的降雨-径流模型对城市淹没过程的模拟

针对现有的基于元胞自动机(CA)的径流模型无法随时应用于复杂的城市环境,提出了一种基于CA的新型降雨-径流模型(RRCA)来模拟洪水淹没。该模型考虑了12种城市情景而非单一土地利用类型的精细径流生成过程,通过水资源供需的新过渡规则(WS-WD)模拟汇流过程。将RRCA与基于CA的洪水模型(E2DCA)进行比较,结果表明,RRCA和E2DCA与基准模型具有良好的一致性,R^(2)大于0.9,且RRCA在模拟效率和准确性上表现更好。因此,在城市内涝管理中,可通过精准模拟有效识别排水困难区域,从而及时采取相应措施。

基于元胞自动机的高速公路主线同侧连续入口间距研究

针对高速公路主线同侧连续入口处车辆行驶安全与通行效率问题,对高速公路主线同侧连续入口间距进行了研究。通过建立元胞自动机仿真模型,分析了主线与匝道设计速度的差异以及高速公路主线匝道连续入口间距各部分长度对交通冲突率、平均拥堵车辆数和平均速度的影响;提出了不同主线与匝道设计速度组合下的主线同侧连续匝道入口间距推荐值;并对不同间距组合下的工况进行了仿真对比分析。研究结果表明:当主线与匝道设计速度的差异较大时,现有规范中的高速公路主线同侧连续入口间距难以满足交通安全与通行效率要求;相比采用规范中的一般值,采用文中推荐值时的主线车辆平均速度由81.39 km/h上升到95.29 km/h,匝道车辆冲突率由0.0335次/(km·veh)下降到0.0256次/(km·veh),匝道车辆平均拥堵数由0.0077 veh/s下降到0.0022 veh/s,提高了车辆通行效率,降低了车辆发生事故的风险。

基于元胞自动机的旅客登机模型研究

为精准模拟旅客登机过程,对经典的元胞自动机登机模型进行改进,重新定义了过道元胞大小,优化了旅客移动规则,建立了新的登机模型,体现了旅客的差异性。利用MATLAB进行仿真,从登机时间、过道干扰次数、人均登机时间三个方面对不同登机策略的效率进行对比,最后分析了登机时间对行李分布数量变化的敏感性。模型为优化旅客登机过程、提高登机效率提供了依据。

银行储户悲观情绪传染的元胞自动机模型研究

根据储户悲观情绪传染的特点,借助于生物学传染病模型的集合种群理论构建储户悲观情绪的传染模型,利用元胞自动机方法对储户悲观情绪传染进行时空动态模拟。通过研究这种悲观情绪在储户之间的传染规律和传染具有的动力学行为,试图从储户悲观情绪传染的微观层面揭示银行挤兑机理,为阻断和延缓由于储户提前支取造成恐慌的传染提供参考,同时还可以为防止银行危机的发生,保持银行稳定性提供理论支持。