新冠肺炎疫情传播建模分析与预测

对武汉封城前后的新冠肺炎疫情传播进行建模分析。在对疫情数据预处理的基础上,在控制阶段运用经典的SIR模型和差分递推方法分析和预测疫情,理论值和实测值吻合较好。在自由传播阶段运用Logistic模型,比较分析提前五天或延后五天的疫情数据与实测数据,说明及时采取防疫措施的重要性。模型对相关地区的疾病传播分析具有普遍适用性。     

基于新冠病毒特征及防控措施的传播动力学模型

本文针对现有传染病传播动力学模型的不足,结合新冠病毒(2019-nCoV)特征及防控措施,建立一种新的包含\"易感、未隔离潜伏期、已隔离潜伏期、确诊感染、无症状感染、确诊后治愈、无症状感染后治愈、因病死亡\"等8个仓室的传染病模型.在模型中考虑状态转移参数的饱和特性,以模拟大量隔离患者对隔离点运行造成的压力、大量确诊患者给医院运行带来的压力.在参数配置方面,考虑状态转移参数在疫情不同发展阶段的时变特性,建立参数辨识模型并利用马尔可夫链蒙特卡罗算法进行求解.此外,从传播规模、传播峰值和传播峰值时间三个维度建立疫情传播风险指标,全面评估疫情传播风险.武汉和国外(美国、西班牙)疫情的案例分析表明,本模型相较于其他经典模型,能够准确拟合新冠肺炎(COVID-19)的传播趋势,揭示疫情传播机理.     

基于SEIiRD模型的COVID-19传播及防控仿真研究

随着新冠肺炎疫情在全世界各地传播,通过对其数据和传播机理的分析,已有SEIRD模型的基础上构建SEI_iRD模型,将感染人群分为无症状感染者、轻症感染者、重症感染者和危重症感染者,分析不同感染人群的传播率对疫情发展的影响。在拟合现实数据的基础上进行仿真实验,研究发现影响疫情发展的主要感染人群是无症状感染者和轻症感染者。在此基础上进一步分析了不同的无症状和轻症感染者的传播速率所造成感染人数和死亡人数的变化情况。针对介入干预时间对感染人数和死亡人数的影响进行了仿真分析。实验结果表明该模型能有效模拟新冠肺炎疫情传播规律,有助于防控职能部门实施相应的疫情防控策略提供决策支持。     

人工社会、计算实验、平行系统--关于复杂社会经济系统计算研究的讨论

试图将复杂系统的计算理论与方法体系具体落实到复杂社会经济系统的研究中.主要观点是利用大型计算将计算机作为社会经济系统的实验室,通过整合人工社会,计算实验和平行系统等方法,形成复杂社会经济问题的计算研究理论和方法体系.最终目的是为数字化的社会经济的发展提供新的研究方法,为落实科学的发展观提供决策分析和支持手段.     

社会网络分析及其在舆情和疫情防控中的应用

研究社会网络的结构与演化特性对于评估与控制传染病爆发这类突发事件,以及监测预防伴随突发事件而生的谣言和恐慌情绪的蔓延,都有重要意义.对这一领域的研究前沿进展进行了较为全面的综述,并对该领域中若干值得研究者注意的新的研究方向,特别是涉及突发事件管理的方面,进行了论述.这些方向包括:人类空间移动模式和行为时间特性的影响;具有地理效应和区别接触频率的含权社会接触网络和其上传染病传播的规律;考虑人群面对突发事件时的心理压力的更符合实际舆情传播的动力学模型等.     

考虑社会责任的跨国企业对外投资社会政治风险防控博弈分析

履行社会责任对东道国社会政治风险具有显著的正向管制作用,但在东道国复杂多变的社会制度背景下,跨国企业可能因\"负责过度\"而招致非议,因\"努力不足\"而丧失深度合作机会.因此,履行社会责任的努力水平决策成为了跨国企业普遍关注的焦点难题.本文以履行社会责任为研究视角,以鼓励契约、抑制契约和一视同仁契约刻画东道国政府对跨国企业的不同合作策略,构建了跨国企业对外投资社会政治风险防控互惠微分博弈模型.研究发现,东道国的社会政治环境稳定程度显著影响双方收益和最优契约的选择路径.对跨国企业来说,当声誉衰减速度较小时,鼓励契约在短周期合作中最优,一视同仁契约在长周期合作中最优,完全抑制契约始终最差,但部分低作为跨国企业也可能对不完全抑制契约免疫.当声誉衰减速度较大时,鼓励契约始终最优;抑制契约始终最差,甚至还会侵蚀跨国企业原有资本.     

基于ACP方法的复杂社会网络营销系统研究

ACP方法由人工系统(artificial system)、计算实验(computational experiment)和平行执行(parallel execution)组成,能够提供复杂系统的有效解决方案.网络营销作为电子商务系统的重要组成,由于网络消费者数量巨大、社会关系复杂,通过有效的社会网络营销系统设计,实现社会网络营销有效性的提升至关重要.鉴于此,本文采用ACP方法,结合社会网络营销特点,通过构建社会网络营销信息传播模型与Agent行为建模,实现人工系统与实际系统的连接;以实际网络消费数据与企业生命周期理论为依据,确定各组实验的参数;利用计算实验对提高社会网络营销有效性的策略予以检验.试验结果显示:在初创期、成长期、成熟期电商企业增加社会网络营销强度,能够提高消费者对信息的接受率以及营销信息影响力;进入衰退期的电商企业,营销强度的增加并不一定能够提高社会网络营销的有效性.     

计算实验方法与复杂系统行为分析和决策评估

本文提出计算实验方法的基本思想、概念和方法,并讨论计算仿真与计算实验的关系和异同之处,以及基于涌现的实验观察和解释方法。计算实验是计算仿真随着计算技术和分析方法的进一步发展而必须迈上的一个更高的台阶,是弥补很难甚至无法对复杂系统进行实验之不足的一种有效手段,也是分析复杂行为和评估各种决策效果的一种可行方式。     

基于宏微观多尺度建模的校园疫情演化仿真研究

校园师生人群聚集密度高,是疫情防控的重点和难点。基于现有宏微观尺度的研究,提出使用多尺度建模仿真分析校园内新冠疫情的演化趋势和防控方案的绩效。宏观建模采用易感-潜伏-传染-恢复(SEIR)模型,输出无症状患者和有症状患者数量随时间变化的曲线,研究疫情演化趋势;微观建模采用离散事件建模仿真和基于智能体建模,对个体学生的在校行为和疫情演化进行微观仿真,模拟新冠病毒在校园内的人传人过程。并通过案例研究,验证错峰上学、核酸检测“每天一检”并隔离阳性患者方案的有效性,通过对参数的灵敏度分析识别关键参数。结果表明,多尺度疫情建模仿真方法,从不同的角度和层级揭示了校园疫情的演化过程,可为校方优化防疫方案提供参考。     

人口问题与人工社会方法:人工人口系统的设想与应用

提出利用人工社会的思想，结合复杂系统的理论和方法，建立人工人口系统以及相应的人口计算试验手段和人口管理平行系统的设想。主要工作包括人工人口系统的基本框架，计算试验与人口政策的评估、平行系统与人口的控制与管理，以及基本综合集成研讨厅的实现方式。     

组织行为演化研究的计算实验方法

社会组织是一个复杂适应系统,演化问题单纯应用静态、还原思想为主导的理论框架难以解决,管理问题的实验也因为风险和道德等问题很难进行.利用人工社会思想和计算机技术构造人工组织系统进行计算实验,可以提供一个间接实验的重要方法.文章主要工作包括建立演化计算实验模型,讨论实现方法和结果.初步成果表明这一方法对研究组织行为等管理问题是有效的,有助于研究复杂现象背后的基本机制、人的行为对系统演化的影响等问题.     

COVID-19病毒防控多智能体仿真模型

新型冠状病毒(COVID-19)的防控是当前维护世界公共卫生安全的重点工作,据此提出运用多智能体建模仿真技术构建COVID-19病毒防控模型,以模拟在不同防控措施下的疫情动态发展趋势。以太原市为例,依据已发现的COVID-19病毒传播规律,制定各类居民智能体之间的交互传染与状态转换规则,实现了COVID-19病毒传播的防控决策仿真模型,在政府和医院的不同政策措施下进行了多情景仿真实验。实验结果表明多智能体建模方法可有效分析新型冠状病毒传播趋势,为城市疫情防控提供决策支持。     

疫情事件下多灾点应急资源最优化配置研究

新冠疫情的爆发,使许多地区成为灾区,为了及时对灾区进行救援,灾后应急资源精准供给成为保障灾区人民安全的首要因素。本文利用SEIR预测决策时刻各灾区感染人数,由此计算灾区紧迫程度权重与物资需求量。基于紧迫程度构建以灾民满意度最大化、总成本最小化和考虑分配公平的应急资源调度多目标优化模型。提出多目标人工蜂群算法。针对人工蜂群算法易早熟等缺点,利用动态参数思想与Pareto解集来定义新的蜂群位置更新公式,利用教学优化思想对蜂群位置进行扰动,以避免算法陷入局部极值。通过算例进行模拟实验,结果表明,所提出的模型和算法可以有效解决疫情事件下多灾点应急资源最优化配置问题,且改进算法的性能更优。     

复杂系统的平行控制理论及应用

首先给出了复杂系统的定义,并对复杂系统的研究现状和存在的问题进行了探讨,认识到没有可用来描述复杂系统的足够精确的模型,基于还原论的现有控制理论和方法难以发挥有效作用。在此基础上,提出了应对这类复杂系统问题的平行控制方法,阐述了其ACP思想、基本原理和优势等。同时对控制理论的发展历史做了简要描述,证明平行控制理论的产生是必然的。并阐述了平行控制理论的核心技术。最后介绍了平行控制系统平台及其在乙烯生产和城市交通中的应用,描述了平行控制理论研究和应用实践的前景与展望。     

基于系统动力学的新冠病毒传播过程预测

考虑新冠病毒的传播特点,基于系统动力学原理提出了一种新的SE4IR2 (Susceptible-Exposed- 4-Infected-Removed-2)模型,利用美国2020年6-11月份疫情数据设置隔离率等参数,运用SE4IR2模型拟合分析并预测疫情下一阶段的发展趋势。实证部分使用美国2020年6-11月份的数据求解SE4IR2模型的参数,通过时间序列预测模型得出2020年12月份和2021年1月份的参数值,并将死亡人数、治愈人数预测值与2020年12月份和2021年1月份世卫组织公布的数据对比,得出2020年12月份的误差为0.75%,- 0.86%,2021年1月份的误差为2.78%,3.57%。根据实证分析结果,考虑各参数之间的制约条件给出相应的疫情防控建议。结果表明：SE4IR2模型具有更好的仿真精度,更适合模拟COVID-19的传播过程。     

病毒传播变异与人群交叉活动的相互影响及扩散模型研究

针对当前人际传染病毒高发态势,综合考虑病毒传播变异的随机特征和人群交叉活动之间的相互影响,提出并设计了多智能体模拟仿真推演模型。将病毒个体的外在致病性、传染性特征和人群个体的外在活动、免疫特征进行量化,将病毒个体与人群个体之间的相互依存及对抗过程进行建模,通过模型推演大量病毒个体和人群个体的发展趋势和统计特征。通过实验分析揭示了单个病毒变异方向的随机性不影响病毒群体变异发展方向的确定性：即病毒群体的致病性强度不断降低直到稳定在低值区间内,病毒群体的传染性强度不断升高,直到稳定在较高的数值区间内。给出了影响病毒传播变异过程的关键外在参数,可为高致病性病毒早期防控提供政策建议。     

城市疫情传播和复工强度建模及相关性分析

以多源大数据为基础构建模型,分析全国34个典型城市因疫情导致的人口迁徙变化和人力缺口,并通过迁徙基数推算其他各城市的复工强度。仿真结果证明SEIR仓室模型能够较好地模拟此次疫情发展趋势,利用其估计各城市内部新型冠状病毒感染肺炎的基本再生数,结合人力缺口对复工强度进行回顾性的矩阵分析,以总结我国此次抗疫经验。相关性分析阶段对K-means无监督聚类后的城市集群进行回归分析,结果表明对于大部分城市而言,复工强度的大小与其人力缺口、基本再生数以及人均GDP水平有明显的相关关系。     

COVID-19期间上海市应急医疗资源配置建模与仿真

针对COVID-19期间上海市应急医疗资源配置进行建模与仿真化模拟。基于传染病SEIR(susceptible-exposed-infected-removed)模型,结合患者门诊就诊和住院治疗过程,构建了医疗资源需要量测算的SEIOWHR(susceptible-exposed-infected-outpatients-waiting to hospitalized-hospitalized removed)系统动力学模型。仿真模拟武汉疫情若发生在上海,需要的应急医疗资源量和不同医疗资源供给水平下的缺口发生时间及待住院患者疾病转归结局,探索传染病疫情下医疗资源配置的关键因素。建议应结合疫情发展趋势和患者疾病转归结局,加强医疗资源的早期规划和动态调整,并努力提高确诊率,有效应对传染病疫情。