多智能體動態(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，都可視作傳播動力學(xué)的實例。近年來，隨著步入所謂的“網(wǎng)絡(luò)科學(xué)時代”，復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)上的病毒傳播動力學(xué)也成為研究的熱點。然而現(xiàn)實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)實中

2、的病毒傳播行為，研究其動力學(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)對病毒傳播的臨界值的影響，重點分析了非固定拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和非定常感染率情況下的病毒傳播特點。本文隨后提出并研究了一種移動智能體系統(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力學(xué)模型的傳播臨界值問題。本文所做主要貢獻(xiàn)如下： 1. 以Vicsek模型為基礎(chǔ)，提出并研究了一類多智能

3、體系統(tǒng)中的病毒傳播動力學(xué)模型(移動個體在行程中與其他個體發(fā)生傳播過程)，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該感染智能體)研究了顯性率，以及感知半徑、個體密度等參數(shù)對多智能體系統(tǒng)中的病毒傳播的影響； 2. 針對上述多智能體系統(tǒng)，提出了一種新的病毒傳播控制策略：易染智能體在運(yùn)動過程中主動躲避其感知鄰域內(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，顯性率的提高也會有利于對病毒傳播的控制； 3. 研究了一種分子動力學(xué)模型中具有非定常傳播率的病毒傳播?？紤]個體素質(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)大于一個病毒周期內(nèi)的碰撞次數(shù)的倒數(shù)時，病毒將傳播擴(kuò)散，否則最終會被消滅。最后通過數(shù)值仿真研究了具有個體移動性及異質(zhì)性的