從分析傳染病的傳播和發(fā)展的規(guī)律出發(fā),利用元胞自動(dòng)機(jī)構(gòu)造出傳染病傳播和控制的仿真模型,同時(shí)引入隔離和預(yù)防策略對(duì)元胞演化制定了相應(yīng)的規(guī)則,依據(jù)這些規(guī)則對(duì)每個(gè)元胞進(jìn)行了同步更新。運(yùn)用建立的元胞自動(dòng)機(jī)模型對(duì)傳染病傳播和控制過程中所發(fā)生的變化進(jìn)行有效模擬,同時(shí)給出了模型核心部分的matlab程序代碼。模擬和分析結(jié)果表明,元胞自動(dòng)機(jī)模型應(yīng)用于傳染病傳播的模擬是合理的有效的,并進(jìn)一步驗(yàn)證了接種疫苗、隔離、醫(yī)學(xué)治療是預(yù)防疾病和阻斷疾病傳播的有效手段。建立的元胞自動(dòng)機(jī)模型還可運(yùn)用到經(jīng)濟(jì)投資模擬、污染擴(kuò)散等領(lǐng)域,具有很廣闊的應(yīng)用前景。 

【文章來源】：遼寧工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2020年05期

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

給出了傳染病的各個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)移的流程

1仿真參數(shù)取值表名稱符號(hào)取值接種疫苗力度閾值q40.6疫苗有效概率閾值q50.9接種疫苗時(shí)間步長(zhǎng)T515潛伏-患病的比例閾值q60.9潛伏期T11.4潛伏者強(qiáng)制隔離閾值q10.3免疫期T473元胞空間規(guī)模n×n500×500患病-隔離時(shí)間步長(zhǎng)T22染病者的強(qiáng)制隔離閾值Q20.5患病者死亡概率閾值mortality10.01075患病平均周期T33隔離者死亡概率閾值mortality20.00525隔離者治愈率閾值Q30.6喪失免疫概率閾值Q70.8演化時(shí)間長(zhǎng)度L73圖4傳染演化過程圖5傳播期間人數(shù)變化折線圖從曲線圖可以看出，在傳播初期傳染病傳播速度較快，隨著時(shí)間推移，潛伏者、患病者、隔離者，死亡者的個(gè)體人數(shù)不斷增加，累計(jì)人數(shù)很快達(dá)到高峰，隨后開始下降。前3個(gè)狀態(tài)累計(jì)人數(shù)下降原因有2方面：病情嚴(yán)重的患病者病情狀態(tài)惡化死亡，退出了傳播周期，這一點(diǎn)從死亡人數(shù)曲線上升可以反映出來；二是后期醫(yī)學(xué)隔離加強(qiáng)、醫(yī)學(xué)治療措施改善，對(duì)疾病的控制效果開始顯示出來。最終潛伏者、患病者、隔離者人數(shù)降低變?yōu)?，而死亡者數(shù)量一致維持在某個(gè)數(shù)值，不再增加。仿真結(jié)果中人數(shù)變化曲線與現(xiàn)實(shí)情況下疾病傳播過程中人數(shù)變化趨勢(shì)是吻合的。如果疾病是烈性傳染病，致死率非常高，將mortality1設(shè)定為0.03。mortality1設(shè)定為0.01，其演化狀態(tài)過程如圖6所示。圖6高致死狀況下的演化過程

292遼寧工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)第40卷抗體濃度未達(dá)到有效濃度，仍然對(duì)疾病沒有免疫能力而退回易感狀態(tài)，這和實(shí)際情況下一小部分接種個(gè)體仍對(duì)疾病未獲得免疫能力而感染或容易被傳染的情況是相符合的。一部分接種個(gè)體抗體濃度達(dá)到有效濃度，而在隨后一段時(shí)間內(nèi)擁有對(duì)疾病的抵抗能力成為免疫者。未接種疫苗的易感個(gè)體或者時(shí)間超過免疫期失去免疫力的免疫個(gè)體被傳染后，進(jìn)入無癥狀的潛伏期狀態(tài)，潛伏期過后，進(jìn)入顯露患病特征的感染狀態(tài)，潛伏期個(gè)體與感染個(gè)體均可被隔離和接受醫(yī)學(xué)治療，感染或者治療中個(gè)體會(huì)出現(xiàn)一部分死亡的現(xiàn)象，治療康復(fù)后身體內(nèi)產(chǎn)生較高濃度對(duì)抗病毒的抗體，對(duì)疾病有免疫能力，但這免疫并不是對(duì)免疫者終生擁有的，一部分免疫者經(jīng)過免疫期后，以一定概率失去免疫能力，成為易感個(gè)體�？紤]到現(xiàn)實(shí)生活中的一些真實(shí)狀況，在本文介紹的模型中，潛伏期個(gè)體、感染個(gè)體與參與治療的個(gè)體均具有傳染性，但傳染性具有強(qiáng)弱之分，在本文當(dāng)中，接種有效或者患病治愈的個(gè)體擁有對(duì)疾病同等的免疫能力。1.2元胞自動(dòng)機(jī)模型元胞自動(dòng)機(jī)是新興的人工智能、人工生命的分支，它對(duì)信息的處理是同步進(jìn)行的。元胞自動(dòng)機(jī)是一個(gè)時(shí)間、空間和狀態(tài)都離散的，通過局部元胞的相互作用而引起全局變化的動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)模型[9]。它是由元胞、元胞空間、鄰居、元胞演化規(guī)則和元胞狀態(tài)組成，是一個(gè)由大量簡(jiǎn)單元素、簡(jiǎn)單鏈接、簡(jiǎn)單規(guī)則、有限狀態(tài)和局域作用所組成的信息處理系統(tǒng)，利用計(jì)算機(jī)的原理和思想來進(jìn)行系統(tǒng)的仿真和發(fā)展預(yù)測(cè)。其根本思想就是把系統(tǒng)看成元胞空間，將元胞空間分解成為很多個(gè)單元，根據(jù)元胞空間中相鄰單元之間存在一定規(guī)則的作用關(guān)系，元胞空間里的每個(gè)單元的狀態(tài)在這些簡(jiǎn)單的規(guī)則作用下不斷進(jìn)化得到仿真結(jié)果[

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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