基於人類集群行為的複雜網路流行病動力學研究

《基於人類集群行為的複雜網路流行病動力學研究》是依託復旦大學，由李翔擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於人類集群行為的複雜網路流行病動力學研究
• 依託單位：復旦大學
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：李翔

項目摘要

本項目立足於複雜網路流行病傳染模型與動力學演化，綜合複合種群與主體模型，圍繞人類集群行為的長途遷移、近距離時空接觸和個體自適應決策三個方面，研究基於人類集群行為的複雜網路流行病動力學演化、預測與控制，重視基於實際航空流量與人群遷移模式雙重異質性的複合種群傳染臨界條件和標度演化解析，分析基於個體近距離時空接觸和長途遷移模式下流行病臨界閾與人類集群行為的相互影響，剖析個體自適應決策與複雜時效網路流行病動力學共演機制等關鍵問題，以期能預測大範圍疫情的流行並提出有效控制對策。.SARS曾經震動世界，甲流又再次席捲全球。本項目將力爭釐清人類集群的接觸/遷移等行為模式與複雜網路流行病動力學的內在聯繫，融合個體自適應決策博弈機制，完善流行病傳染臨界理論和動力學分析與控制的體系，推動對現實社會流行病傳播與動力學演化機制的理解，為可靠預測和有效控制（全球性）大規模疫情的爆發與蔓延提供理論依據和方法指導。

結題摘要

本項目立足於複雜網路流行病傳染模型與動力學演化，綜合複合種群與主體模型，研究基於人類集群行為的複雜網路流行病動力學演化、預測與控制等科學問題。重點研究人類集群行為的典型模式，分析複雜（種群）網路的流行病傳染臨界條件和演化動力學，研究大尺度空間範圍的複雜網路流行病演化動力學、預測及其控制，研究網路集群自適應決策的演化博弈理論及其對控制複雜（種群）網路流行病擴散的影響。 項目組在負責人李翔教授的領導下，按照研究計畫開展了系統深入的研究和自由探索，著重研究了人類集群行為與複雜種群網路流行病傳播機制之間的若干科學問題，主要包括：探明了人群接觸行為的時效模體和陣發屬性並提出了時效網路模型，發現了“熟悉的陌生人”在人群線下互動關係的重要性並構建了新的有效分類算法；解析得到了考慮時變、時序等時效屬性的複雜網路流行病傳播閾值，系統構建了基於病例統計時間序列的複合種群網路傳播參數、入侵路徑等辨識算法和預測模型；分析了個體自主決策機制與網路複雜拓撲結構相互影響下的策略一致性湧現的演化博弈理論，結合零行列式策略給出了免疫博弈的最優策略集。項目組進一步延伸開展了時效網路能控性研究，率先給出了若干時效網路能控性的代數條件和幾何判據。此外，項目組也圍繞多主體網路的集群協同行為開展了一系列自由探索研究並取得創新成果。 整個項目研究進展順利，與國內外學術界交流密切並取得重要影響。項目組負責人李翔教授在國內外重要的學術會議上應邀做大會報告/特邀報告20餘次，項目組成員參加國內外學術會議50餘人次。整個項目組出版1部學術著作和2部著作邀請整章，在國內外權威學術期刊發表30篇期刊論文，其中SCI收錄期刊27篇，包括IEEE彙刊論文10篇（長文8篇），Nature期刊Scientific Reports 2篇，邀請綜述3篇。根據Web of Science統計已被引用300餘次，2篇論文入選ESI高引論文。發表24篇國內外學術會議論文，獲得授權2項國家軟體著作權。本項目培養畢業3名博士生和5名碩士生，1人獲得上海市優秀博士學位論文。超額且高質量地完成了各項預定研究成果指標。項目組負責人李翔教授2014年獲得國家傑出青年科學基金，2015年作為第二完成人完成的“複雜網路演化動力學分析與控制”獲得國家自然科學二等獎，併入選科技部創新人才推進計畫——中青年科技創新領軍人才等獎項和榮譽。