中国内地SARS输入输出流的疾病传播网络分析

关注传染病流行中个体在健康-受感染-发病-就诊-康复过程的时空变化模式以及区域之间的信息流与物质流的交互作用, 基于2002~2003年中国内地SARS流行病学调查数据, 选取SARS流行的3个典型个体空间位置信息: 工作单位或住址、发病地点以及报告单位, 定义SARS传播输入输出流, 并在此基础上构建了SARS输入流与输出流传播网络模型, 对SARS传播输入输出流的时空分布特征、节点特征参数的空间分布与时序变化以及网络结构特征等进行了全面系统的分析. 结果表明: (1) 北京和广东是输出病例和自传播病例最为严重的地区, 对于北京自传播病例的防控措施重点应是在SARS流行的后期; (2) 中国内地SARS传播网络具有明显的输出流聚集性质, 形成了以北京和广东为中心的两个输出聚集区域; (3) 广东是SARS传播扩散的起源中心与早期大部分区域感染病例的主要输入来源, 但没有对其周围形成显著辐射蔓延状况, 而北京直到流行中后期才与周围各区域产生输入输出的交互, 但却有显著空间辐射扩散能力; (4) 广东在整个SARS流行期具有大幅度的传播辐射范围, 而北京及其周围区域在流行中后期形成另一大幅度传播辐射范围, 尤其在后期河北等周围区域的辐射范围甚至略超北京; (5) 输入流网络辐射强度较低且辐射范围属中等水平, 而输出流网络辐射强度较高且辐射范围基本覆盖全国, 并且表现出逐渐增强的聚集性结构特征. 基于SARS传播输入输出流及其传播网络的分析有助于揭示SARS流行的潜在时空传播规律与整体时空演化特征, 为防控措施提供更有效的理论支持.     

中国内地SARS输入输出流的疾病传播网络分析

关注传染病流行中个体在健康-受感染-发病-就诊-康复过程的时空变化模式以及区域之间的信息流与物质流的交互作用,基于2002~2003年中国内地SARS流行病学调查数据,选取SARS流行的3个典型个体空间位置信息:工作单位或住址、发病地点以及报告单位,定义SARS传播输入输出流,并在此基础上构建了SARS输入流与输出流传播网络模型,对SARS传播输入输出流的时空分布特征、节点特征参数的空间分布与时序变化以及网络结构特征等进行了全面系统的分析.结果表明:(1)北京和广东是输出病例和自传播病例最为严重的地区,对于北京自传播病例的防控措施重点应是在SARS流行的后期;(2)中国内地SARS传播网络具有明显的输出流聚集性质,形成了以北京和广东为中心的两个输出聚集区域;(3)广东是SARS传播扩散的起源中心与早期大部分区域感染病例的主要输入来源,但没有对其周围形成显著辐射蔓延状况,而北京直到流行中后期才与周围各区域产生输入输出的交互,但却有显著空间辐射扩散能力;(4)广东在整个SARS流行期具有大幅度的传播辐射范围,而北京及其周围区域在流行中后期形成另一大幅度传播辐射范围,尤其在后期河北等周围区域的辐射范围甚至略超北京;(5)输入流网络辐射强度较低且辐射范围属中等水平,而输出流网络辐射强度较高且辐射范围基本覆盖全国,并且表现出逐渐增强的聚集性结构特征.基于SARS传播输入输出流及其传播网络的分析有助于揭示SARS流行的潜在时空传播规律与整体时空演化特征,为防控措施提供更有效的理论支持.     

人脑形态网络及其在脑发育研究中的应用

人脑是一个极其复杂的系统,数以万亿的神经元通过突触构成了庞大的连接网络,如何系统而全面地刻画大脑内部的组织模式一直是神经科学家致力解决的热点问题.随着非侵入神经成像技术的兴起,基于磁共振成像的脑网络研究为揭示人脑的复杂结构提供了新的契机.其中,脑形态网络因其图像易获得、质量稳定和分析方法简单等优势引发了研究者的广泛关注.传统的脑形态网络是利用一组受试者的某种形态学指标构建的被试间协方差网络,只能反映大脑形态的群组特征.个体水平脑形态网络则针对个体大脑刻画脑区间的形态相似性,保留了个体的形态信息.多指标甚至多模态数据的应用,进一步整合多种互补的结构信息,能够综合表征皮层形态的拓扑连接模式.近年来,脑形态网络在探究人类大脑发育进程方面体现了重要价值.研究发现,胎儿时期形态网络从高度模块化的原始状态开始逐渐整合,至出生时已形成小世界拓扑,出生后至童年早期网络变得分离,童年晚期至青春期又逐渐整合,初级网络率先达到成熟而高级网络长期持续发育.这些结论为理解大脑认知功能的形成和发育障碍的起源提供了重要的理论支撑.本文介绍了两种脑形态网络的构建方法和图论模型的基本概念,回顾了脑形态网络在胎儿、婴儿、...     

甲型H1N1 流感城镇间公路交通传播研究

2009 年甲型H1N1 流感通过公路交通在我国城镇间广泛传播并造成巨大损失, 掌握其传播规律对城市化建设和减轻疫情造成的损失具有重要意义. 本文以长沙市为研究区, 分析了甲型H1N1 流感沿公路交通传播的规律及风险因子, 构建了结合扩散速度和人群流动的疫情扩散模型, 模拟甲型H1N1 流感在长沙市城镇间的传播过程. 结果表明, 公路沿线及道路交叉区域发病率较其他区域高, 高速公路和县道分别在疫情快速发展期和顶峰期对疫病的传播扩散产生重要影响, 长途汽车站在城镇间疫病的传播过程中是重要的风险因子. 模型结合了疫情传播强度预测与流行区域预测, 较其他模型更完整地还原了疫病的时空传播过程.     

SARS传染扩散的动力学随机模型

基于对每个病人的感染、发病和传染随机过程主要特征的模拟, 构建了SARS传播的系统动力学随机模型. 以越南的数据为参考, 进行了Monte Carlo实验. 初步结果表明, 感染率及其随时间的变化是影响SARS传播的最重要因素. 在感染历史已知及未来感染率得到控制的条件下, 模型可以预测疫病发展态势和随机起伏大小.     

栎树猝死病在云南省的时空传播模拟

栎树猝死病(SOD)已在美国及欧洲等地持久地、大规模爆发,对当地森林生态系统和森林经济造成重大影响.栎树猝死病的主要寄主植物在中国都有广泛的分布,中国的气候条件也适合该病菌的发生与扩散.选取云南省作为中国典型研究区,分别针对EU与NA病菌谱系,考虑国外SOD发生地的病菌传播机制,在空间信息技术获取的环境因子支持下,构建病菌在云南省的时空传播模拟模型,研究假设栎树猝死病菌入侵后,病菌在云南省的时空传播规律.研究表明:NA谱系产生孢子的接触率和感染面积均高于EU谱系;两种谱系的模拟结果都较好地与在爆发地的监测数据吻合;分析表明如果栎树猝死病菌侵入中国,对感染栎树猝死病菌的寄主采取防治措施的时间应在4月之前.     

交通流局部单向传输对复杂网络拥塞的影响

实施网络局部交通流的单向传输能否有效地提高网络的吞吐量及缓解网络拥塞情况, 对于许多现实复杂系统而言具有重要意义. 通过研究节点的度和介数与节点拥塞情况的关系, 提出了两种用于交通流单向传输控制的流向约束模型. 为检验不同模型下流向约束对网络传输能力的影响, 通过引入一个状态参数H, 利用由稳态到拥塞状态的指标流量相变值来度量网络的吞吐量, 并分别针对3种网络在不同约束模型下进行了仿真. 通过数值模拟得到如下结论: 采用基于度的流向约束模型对ER随机网络和WS小世界网络的数据传输能力几乎没有影响, 网络吞吐量和拥塞情况均没有得到改善, 但该模型在一定程度上缓解了BA无标度网络的拥塞程度; 采用基于介数的流向约束模型有效地提高了ER随机网络和WS小世界网络的吞吐量并在一定程度上缓解了网络拥塞情况, 且较基于度的约束模型进一步改善了BA无标度网络的拥塞程度, 但无论采用哪种约束模型, 均不能有效提高BA无标度网络的吞吐量. 同时可以看出, 对于3种网络, 有意识地对介数较大(拥塞较严重)节点实施流向约束均可以有效地缓解网络的拥塞程度.     

未来的经济组织形态:多智能体组织

随着信息通讯技术的发达和经济全球化、一体化程度的提高,多智能体组织将成为经济活动的重要组织形式,人们也正在为特定的目的而设计出各种多智能体组织.那么,多智能体组织具有哪些特征,与传统组织相比有何不同以及如何运作,对这些问题的回答将有助于发展出相应的管理理论与方法,从而指导实际组织的变革.该文根据国内外相关研究成果-总结归纳了智能体的一般特征,阐述了多个智能体构成的组织特点并与传统组织进行比较,指出其产生涌现行为和作为复杂适应系统的主要特征.     

人类历史上最骇人的十大病毒

人类在文明发展的进程中,不断地遭受到传染病的困扰。从某种意义上说,一部人类的文明史,就是一部人类与传染病作斗争的历史。病毒引发的传染病最可怕,因为病毒个体小,基因少,变化快,传播速度快。人类历史上还有许多骇人的传染病,比如鼠疫、炭疽病、霍乱,那是因为本文只列举了10种由病毒引发的传染病。引发传染病的病原体种类很多,包括细菌、病毒、立克次氏体、寄生虫、真菌等多种微生物,也包括微生物重组体（杂交体或突变体）。     

关于春节返程人口流动对新型冠状病毒肺炎(COVID-19)疫情影响的讨论

新型冠状病毒肺炎(COVID-19)的暴发及在全国及世界范围内的扩散传播造成了巨大社会影响.本文采用离散随机传染病传播动力学模型研究分析了2020年春节后返程人口流动对疫情影响,得出在统筹做好疫情防控、加强交通疫情防控等措施下产生疫情反弹的可能性小.     

流行病传播模型与SARS

本文讨论流行病传播模型的发展历史,认为它主要经历了决定论模型、原胞自动机模型和复杂网络模型这三个阶段,同时简要介绍了本课题组和其他课题组分别运用决定论模型、原胞自动机模型或复杂网络模型模拟北京市的SARS传播过程的一些例子,拟说明这三个阶段中取得的认识进展都有利于对SARS传播建立模型、进行预测、探讨规律,然而不同的模型又各具特点.在复杂网络模型模拟的介绍中重点叙述近年来的重要认识,即网络的"小世界性"、"无标度性"、"高团簇性"对流行病传播的影响,并且报道了本课题组在模拟SARS传播时得到的相应结果.     

生态系统服务复杂关系研究的机遇、挑战与对策

理解多种生态系统服务之间的相互影响已经成为可持续发展科学的热点与前沿.本文总结了多种生态系统服务间复杂关系的分析方法与模型研究的最新进展,分析了当前研究中的问题和难点,并提出了一种新的交叉学科研究路线,即利用来自基因调控研究的布尔网络模型为生态系统服务间的复杂互动提供建模和模拟分析平台.以食物生产系统的4项基本生态服务的关系为案例,设定1个基本情景和1个调控情景,分析4项生态系统服务的相互关系变化对系统功能的影响.结果表明,运用布尔网络模型可以在简单规则和少量数据的条件下,模拟多个生态服务之间非线性的复杂相互作用,并能为研究调控多种生态服务提供建议.本文是对基因调控网络模拟多生态系统服务间相互关系的能力和合理性的初步验证可为进一步开展该领域研究提供参考.     

耦合映射中的时空图案

低维动力系统的混沌只涉及时间复杂性,难以讨论空间图案,而连续介质力学模型都具有时空结构.耦合映射(CML)作为模拟时空图案的简洁模型,已经受到广泛的重视,因为由此发展起来的时空混沌理论有可能用于解释湍流的机理.     

基于多智能体的微观交通流模拟模型

在分析传统跟驰模型和元胞自动机模型不足的基础上, 提出了基于多智能体的微观交通流模型. 在模型中创建了一种新的跟驰方法, 设计了具有推理机制的汽车换道策略, 模拟城市主干路和高速公路交通流. 实验结果表明, 本模型比元胞自动机模型有更高的模拟精度, 在研究复杂交通流方面优于传统跟驰模型, 能较好地模拟堵塞、自由流和同步流等车流现象.     

新型冠状病毒基本再生数研究进展

新型冠状病毒肺炎是由一种新型冠状病毒(SARS-CoV-2)引起的新发传染病.在传染病流行病学中,基本再生数是可用于衡量传染病传播能力的一个定量参数,若R01,提示病例数会呈指数增长造成疾病暴发或流行;若R0=1,提示该种疾病将在人群中持续存在并保持稳定;若R01,提示传染病将会逐渐消失. R0可通过传播动力学模型构建并求解微分方程,或采用最大似然法估计、随机模拟等方法估计.随着全球新型冠状病毒肺炎疫情快速蔓延,有关SARS-CoV-2基本再生数的研究证据日益增多.经过同行评议的国际期刊发表文献所估计的中位R0约为3.15 (95%CI:2.26～6.20),而预印本文献估计R0为3.01 (95%CI:1.99～5.44),中文期刊估计为2.55 (95%CI:1.61～3.55),英文期刊估计为3.10 (95%CI:2.09～6.05).随着干预措施的实施,再生数呈下降趋势.本研究综述了SARSCoV-2的基本再生数R0相关研究,以期为了解病毒相关传播动力学特征提供科学依据.     

"零号病人"的诱人谎言

正在传染病词典中,"零号病人"这个术语代表传染病暴发的起始病例,也就是第一个表现出疾病感染症状的人。传染病可以追溯到单个个体的想法、对这个人不计代价的搜寻以及对疾病传播路径的描绘,已经成了流行文化中反复出现的主题。像《传染病》(Contagion,2011),《十二猴子》(12 Monkeys,1995)和《28天后》(28 Days Later,2002)这样的电影都描绘了由一人引发的传染病带来的可怕后果,而历史上最臭名昭著的初始病毒携带者伤寒玛丽(Typhoid Mary)早已成了疾病传播者(有时甚至是故意传播)的同义词。     

从群体到个体脑功能网络的分割及应用

脑成像研究显示,人的心理过程和认知行为是复杂多样的.认知功能定位并不局限于某一特定脑区,而是与脑功能网络密切关联.近些年,基于图论的分析方法推动了对脑功能网络的认识.功能磁共振最新研究发现,脑功能网络具有较大的个体差异性;它主要表现在不同功能网络分布空间和连接程度上的差异.因此,在个体水平上进行功能网络的分割和定位十分必要.相对于任务态,静息态功能磁共振具有实施方便、结果稳定性高等优点,是比较常见的功能网络的构建基础.本文着重介绍了不同的基于静息态数据进行的功能网络分割方法,主要包括聚类分析方法以及独立成分分析方法.在此基础上,又进一步阐释了个体功能网络分割方法以及研究进展.随后,从进化论的角度,本文认为脑功能网络在个体间存在差异的原因主要是由于人脑不同区域演变的不同程度以及高级认知需要导致的.最后,介绍了利用个体间脑功能网络差异的临床应用,以及对未来认知神经研究的展望.     

制冷空调系统性能优化的(火积)耗散热阻法研究进展

摘结器络的法通各摘要制冷空结了制冷空调耗散热阻络图的构建方的整体约束方,实现了换热通过对系统中各变量间的整调系统是典型系统性能全局阻概念,并以此方法.通过分析方程.根据该约热器网络性能换热器网络的体约束方程,型的能源利用局优化的火积耗此为基础阐述了析等效热阻网络约束方程和拉格能的多目标优化的耗散热阻分结合拉格朗日系统,优化其散热阻法的研了制冷空调系络图,结合电路格朗日条件极化.在此基础上分析以及热功日方程,实现了其性能有利于提研究进展.首先统中所涉及的路原理从物理极值法,介绍了上,对于包含功转换过程的热制冷系统的性提高能源利用先介绍了火积的由的换热器网络的理上导出了系统了换热器网络的热功转换过程热力学分析,构性能优化.效率.本文总由来以及换热的等效热阻网统中各变量间的定量优化方程的制冷系统,构建了系统中热方,     

重大工程建设与生态系统变化交互作用

以重大工程建设与生态系统变化间的交互作用为主要科学问题,基于DPSIR框架模式,从驱动、压力、状态、影响、响应等层面分析了工程建设与生态系统变化间交换作用的内部链接,构建了重大工程建设与生态系统变化交互作用模型,并提出了交互作用指数II(驱动响应指数IIDR、驱动影响指数IIDI、影响响应指数IIIR、影响作用指数IIII)以及相应的计算模型、情景分析模式和交互作用指标体系.通过采用不同的交互作用指数来反映重大工程建设驱动对生态系统的影响以及产生的响应;以西南纵向岭谷区澜沧江干流漫湾水电站建设以及纵向岭谷区公路交通网络建设为例进行了重大工程建设与生态系统变化交互作用模型验证分析.经过分析,漫湾电站建设中的驱动响应指数为3.67,驱动影响指数IIDI为3.92,影响响应指数IIIR为14.35,影响作用指数IIII为0.35;漫湾电站建设与生态系统变化交互作用体内部要素变异性不大,电站建设对生态环境影响有利于整体区域环境与经济的可持续发展,但此结果是基于不考虑漫湾电站建设中的环境成本、影响的扩散效应以及潜在负面影响和潜在响应的前提;由案例应用研究可知,本文构建的交互作用模型在交互作用体构建以及量化方面具有很好的实际应用价值.     

基于最大熵原理可靠性分析的病毒传播模型

应用基于最大熵原理的复杂系统可靠性分析方法对病毒在宿主、易感染者和移除者等共存系统中的传播问题进行了系统的动力学理论分析.在本研究中,我们将病毒传播问题中的病死速率、发病速率和治愈速率等实际统计参量映射成可靠性理论中描述个体行为的风险(退化)函数:个体宿主的病死速率和治愈速率对应于可修复系统的失效率和修复率;潜伏期阶段患者发病速率对应于可靠性理论中的失效率.通过最大熵原理,本文研究融合了病死时间、治愈周期和潜伏期等统计量的各阶矩信息,从而推断出最概然的病死速率、发病速率和治愈速率.最后,以包含易感、感染(确诊与潜伏期)和移除四类人群的传播模型(SEIR模型)为例,结合基于最大熵原理的退化函数推断,分析了新型冠状病毒肺炎(Corona Virus Disease 2019, COVID-19)传播的一些理论问题.