传染病动力学的复杂网络建模与研究

According to the formation mechanism, the dynamic evolution and the individual travel mode in the social contact network, we can find out fast and low cost strategy that control outbreaks by means of further researching infectious disease outbreaks and spread problems in theory and application of the complex network spread. The research contents as follow. Based on the dynamic evolution process of people daily behaviors driving, build different structure of the social network model with different communication form in different time. Build scale-free network model with the growth of local structure, study the role of local structure in social network formation and evolution process. Construct network model with multi-group, then personnel flow statistical rules will be introduced to infectious disease model. The distribution network of uniformity, spread parameters and the dynamics of infectious diseases will be researched. The method of infectious diseases "high-risk immune" in complex network and the quantitative evaluation strategies of the infectious diseases prevention will be given. On this basis, establish large scale infectious diseases model of China's civil aviation network and study the spread process of actual infection. The complex network theory has provided an important mathematical method for modeling and analyzing infectious diseases. This project contributes to describe infectious disease process and control strategy in large-scale social networks which are real and obvious heterogeneity.

根据社会接触网络的形成机制、动态演化和个体出行模式，利用复杂网络传播学在理论和应用两个层面深入研究传染病爆发与传播问题，找出能快速、低成本地控制疫情的策略．具体研究内容为：基于人员日常行为驱动下的动态演化过程，构建在不同时段具有不同交往形式的不同结构社会网络模型；构建具有局部结构的增长无标度网络模型，研究局部结构在社会网络的形成与演化过程中所扮演的作用；构建多种群网络模型，将人员流量统计规律引入到传染病传播模型中；对上述网络分布的均匀性、传播参数、传染病动力学进行研究；给出复杂网络上传染病的"高危免疫"方法，和传染病预防控制的定量评估策略．在此基础上，建立我国民航网络的传染病大尺度传播模型，研究实际传染病的传播过程． 复杂网络理论已为传染病的建模与分析提供了重要的数学手段，本项目的研究有助于描述真实的具有明显异质性的大尺度社会网络中的传染病传播过程和控制策略．

目前，各种传染病的暴发和大规模流行，已经成为世界性的重大公共卫生问题。因此，对传染病的发病机理、传播规律和防控策略的研究具有重要的现实意义。本项目根据社会接触网络的形成机制、动态演化和个体出行模式，利用复杂网络传播学在理论和应用两个层面深入研究了传染病爆发与传播问题，找出了能快速、低成本地控制疫情的策略。具体研究内容为：基于人员日常行为驱动下的动态演化过程，构建了在不同时段具有不同交往形式的不同结构社会网络模型；构建具有局部结构的增长无标度网络模型，研究了局部结构在社会网络的形成与演化过程中所扮演的作用；构建了多种群网络模型，将人员流量统计规律引入到传染病传播模型中；对上述网络分布的均匀性、传播参数、传染病动力学进行了研究；给出了复杂网络上传染病的“高危免疫”方法，和传染病预防控制的定量评估策略。在此基础上，建立了我国民航网络的传染病大尺度传播模型，研究了实际传染病的传播过程。.复杂网络理论已为传染病的建模与分析提供了重要的数学手段，本项目的研究有助于描述真实的具有明显异质性的大尺度社会网络中的传染病传播过程和控制策略，其成果将对真实传染病防控策略的设计和实施产生一定的影响。.上述研究已在国家科学技术学术著作出版基金支持下出版专著2部，在国外重要期刊发表相关论文130篇，且127篇论文被SCI索引，项目负责人连续3次入选2014-2016年Elsevier中国高被引学者榜单。作为主持人获《辽宁省自然科学一等奖》1项、《教育部自然科学二等奖》1项，获国际发明专利授权6项，2017年担任美国Mathematical Reviews评论员，2016年入选辽宁省优秀科技工作者。培养了博士研究生10人，硕士研究生19人，其中1人获《ACM中国优秀博士论文奖》。鉴于项目负责人在混沌密码学理论创新性研究方面做出的突出贡献，2015年他被选为中国密码学会混沌保密通信专业委员会副主任。