多智能體動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的病毒傳播機(jī)理研究.pdf

1、作為理論生物/生態(tài)學(xué)早期的重要課題，人們對(duì)病毒傳播行為的研究已有悠久的歷史，并取得了豐碩的研究成果。傳播行為之所以備受關(guān)注，是因其往往具有不言而喻的危害性：傳染性疾病在生物體之間的流行，計(jì)算機(jī)病毒在因特網(wǎng)上的蔓延，謠言在人群中的擴(kuò)散，都可視作傳播動(dòng)力學(xué)的實(shí)例。近年來(lái)，隨著步入所謂的“網(wǎng)絡(luò)科學(xué)時(shí)代”，復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)上的病毒傳播動(dòng)力學(xué)也成為研究的熱點(diǎn)。然而現(xiàn)實(shí)世界中的病毒傳播行為比現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)模型更加復(fù)雜，因此有必要構(gòu)建更恰當(dāng)?shù)哪Ｐ透钊氲匮芯楷F(xiàn)實(shí)中

2、的病毒傳播行為，研究其動(dòng)力學(xué)特性及其預(yù)防措施。 本文首先介紹了復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的基本概念，并綜述了當(dāng)前復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)上病毒傳播的研究現(xiàn)狀，包括拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)病毒傳播的臨界值的影響，重點(diǎn)分析了非固定拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和非定常感染率情況下的病毒傳播特點(diǎn)。本文隨后提出并研究了一種移動(dòng)智能體系統(tǒng)中的病毒傳播及其控制策略，最后討論了具有非定常感染率的分子動(dòng)力學(xué)模型的傳播臨界值問(wèn)題。本文所做主要貢獻(xiàn)如下： 1. 以Vicsek模型為基礎(chǔ)，提出并研究了一類(lèi)多智能

3、體系統(tǒng)中的病毒傳播動(dòng)力學(xué)模型(移動(dòng)個(gè)體在行程中與其他個(gè)體發(fā)生傳播過(guò)程)，引入了感染智能體的顯性率(即系統(tǒng)中所有感染智能體以一定的概率顯示其為感染狀態(tài)，即其他智能體能辨識(shí)該感染智能體)研究了顯性率，以及感知半徑、個(gè)體密度等參數(shù)對(duì)多智能體系統(tǒng)中的病毒傳播的影響； 2. 針對(duì)上述多智能體系統(tǒng)，提出了一種新的病毒傳播控制策略：易染智能體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中主動(dòng)躲避其感知鄰域內(nèi)的感染智能體。仿真結(jié)果表明，該策略可以有效的提高傳播臨界值，達(dá)到控制病

4、毒傳播的目的。此外，顯性率的提高也會(huì)有利于對(duì)病毒傳播的控制； 3. 研究了一種分子動(dòng)力學(xué)模型中具有非定常傳播率的病毒傳播?？紤]個(gè)體素質(zhì)/抗病能力等因素的差異，引入了易染力和感染力，并通過(guò)理論分析證明了在感染率為易染力和感染力乘積形式的情況下，系統(tǒng)存在傳播臨界，當(dāng)平均感染率(所有粒子的感染力和被感染力乘積的平均值)大于一個(gè)病毒周期內(nèi)的碰撞次數(shù)的倒數(shù)時(shí)，病毒將傳播擴(kuò)散，否則最終會(huì)被消滅。最后通過(guò)數(shù)值仿真研究了具有個(gè)體移動(dòng)性及異質(zhì)性的