SIR模型介绍及Python实现

hxy    2019-08-19 09:23

        传染病模型有四种状态:S(易感态)、I(感染态)、R(免疫态)、E(潜伏期)。
        SI模型是最简单的传染病模型,仅仅包含易感态和感染态,真实场景中,例如人体感染某些疾病后会保留免疫能力,因此需要增加第三种疾病状态,也就是恢复态,一般用R表示,因此有了SIR模型。

        SIR模型 [1],也就是易感-感染-恢复模型(susceptible-infected-recovered model). 对于有些疾病,人们感染后无法恢复健康,而是死亡,但是对于疾病传播而言,无论恢复健康和还是死亡,最终病毒都被移除了。因此,从数学上讲,不论R态是恢复还是死亡,都可以用移除(removed)表示。鉴于此,有人建议SIR模型为 易感-感染-移除模型(susceptible-infected-removed model)[2].

        SIR模型有两个阶段:
  1. 易感人群与感染人员接触时被传染,接触速率为 \(\beta\)
  2. 感染人群以固定平均速率 \(\gamma\) 恢复或死亡
        传染病区域与非传染病区域之间的转变发生在 \(\beta = \gamma\) 处,成为传染病转变(epidemic transition)。传染病研究中有一个重要的量称为基本再生数(basic reproduction number),记为 \(R_0\) 。定义如下:被传染的人在他恢复之前将疾病平均传播人数。 \(R_0 = 1\) 是疾病增长和减少的分割点,因此已表示传染病阈值(epidemic threshold)。

        Python实现参考:https://www.neusncp.com/user/blog?id=173

参考文献:
  1. H. W. Hethcote, “The Mathematics of Infectious Diseases,” SIAM Rev., vol. 42, no. 4, pp. 599–653, Jan. 2000.
  2. Newman M. Networks: An Introduction[J]. Astronomische Nachrichten, 2010, 327(8):741–743.
 
Last Modified: 2020-06-21 15:52
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