《傳染病傳播與個體免疫行為的博弈模型研究》是依託蘭州大學，由吳枝喜擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：傳染病傳播與個體免疫行為的博弈模型研究
- 依託單位：蘭州大學
- 項目負責人：吳枝喜
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
群體免疫是減輕社會醫療負擔的最根本方法，但同時會激勵更多的人採取搭便車的行為，在自願免疫政策下，人群中的免疫接種率會遠低於對公眾健康最優的接種水平。本項目將套用演化博弈理論、統計物理學與非線性動力學理論，結合傳染病傳播模型與複雜網路模型，對傳染病傳播過程中個體免疫行為的演化進行系統的研究。利用博弈論的思想方法從動態、自適應、自調節的新視角來探討種群結構特性、個體有限理性對個體免疫行為改變的影響，從理論層面討論將群體免疫率從低水平的納什均衡狀態轉換到(或儘可能接近)全局最佳化的帕雷托最優狀態的潛在機制。通過本項目的研究試圖提出基於演化博弈論研究免疫問題的新方法，從新的角度探討傳染病傳播與免疫行為的相互耦合與協同演化，進一步研究真實複雜系統所反映的物理現象和規律，幫助理解和解釋複雜系統巨觀運動形態的微觀實質和基礎，並為真實社會系統中傳染病的防控、疫苗的分配等政策問題提供理論參考。
結題摘要
按照申請書中的研究計畫，本青年基金項目利用統計物理和非線性動力學的思想和方法，結合複雜網路科學理論和演化博弈理論對“傳染病傳播與個體免疫行為的博弈模型”進行了深入而廣泛的研究。重點研究了傳染病傳播與個體免疫行為的“疾病-行為”耦合動力學，所得研究成果均以學術論文的形式發表在國內外SCI（16篇）和EI（2篇）期刊上面。本項目所取得的主要研究成果和研究進展如下： 1、 考慮實際社會系統中個體感染疾病機率的差異性，研究了均勻混合種群以及空間結構種群中的SVIR“疾病-行為”耦合傳播模型。發現個體間感染率的差異性既可能阻礙，也可能加速傳染病的傳播，其產生的效果取決於整個人群中接種者的數量，以及不同感染率個體的分布狀態。 2、發展了一個典型的演化博弈模型來刻畫人群面對疾病流行時的不同反應行為。研究發現提高自我保護的成功率並不一定會減少疫情規模或提高系統整體的利益，非線性耦合反饋導致布雷斯悖論“好的措施”不一定總是導致想要的結果。此外，不同網路結構對於傳染病流行中的布雷斯悖論發生範圍和發生強度有顯著的影響。 3、研究了群體壓力效應對接種行為以及疾病傳播的影響，發現群體壓力在接種行為中起著“雙刃劍”的效果：當接種的代價較小時，群體壓力能夠誘導更多的個體採取接種行為，提高群體的接種率，從而有效地抑制疾病的傳播；當接種的代價較大時，群體壓力則起著相反的效果。這種“雙刃劍”效應不依賴於種群的相互作用結構。 4、研究了不同政府補貼措施對自願接種機制下個體接種行為和疾病傳播的影響。發現部分補貼政策能鼓勵更多人去接種疫苗，其性能顯著高於全額補貼政策。當總補貼的數量有限時，適度的補貼比率能保證系統出現最優接種率，從而導致最大的社會效益。 5、在“疾病傳播-接種免疫”的博弈模型中，研究了“堅定的”接種者效應。發現堅定的疫苗接種者一方面能夠起到有效的“示範作用”，帶動其他個體也採取接種策略；另一方面，“堅定接種者”的出現也能夠有效地阻礙“易感者”集結形成集團，從而對疾病的傳播路徑進行了有效地阻斷。 此外，我們還對複雜網路結構的魯棒性，複雜網路上的博弈動力學以及信息包的傳遞動力學進行了相關研究，取得了一定的研究成果。上述研究結果對於我們理解實際社會系統中疾病傳播與個體行為反應的耦合動力學效應，以及據此制定相應的疫苗分配策略和疾病控制措施將起到有意義的理論指導作用。
