新型传染病感染人数预测及药物分配

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1、毕业设计（论文）开题报告（含文献综述、外文翻译）题目新型传染病的患者数量预测及特效药物的优化分配姓名张伊学号31201060专业班级统计1202班所在学院计算学院二○一五年十二月三十一日50毕业设计（论文）开题报告（包括选题的意义、可行性分析、研究的内容、研究方法、拟解决的关键问题、预期结果、研究进度计划等）50浙江大学城市学院毕业论文开题报告1.选题的背景和意义1.1选题的背景人类文明史上，死于传染病的人数远多于死于战争的人数。伴随着经济全球化的世界经济潮流，各国人员往来变得越来越密切。一部分原来只在特定地区爆发及传播的传染病因此在全球更大范围内传播和扩散，给全球人民带来了更大的伤害

2、。据估计，人类传染病中70%以上是由病毒引起的[1]，而人类对抗生素的滥用又促进了病毒的变异，使得已有药物对其无效的新型病毒不断产生，又使得传染病对人类的危害更大。所以，对感染传染病的患者数量进行预测，特效药物或疫苗的研制时长预测，以及特效药物在传染地区的优化分配，对于阻碍传染病的爆发有着非常重大的意义。本研究主要运用多种数学模型，对某种爆发的传染病未来一段时间内感染人数进行尽可能精确的预测，并且根据预测的感染人数计制定最优的新型药物动态分配方案及相应的物流配送方案，将有助于对传染病蔓延的控制。1.2国内外研究现状及发展趋势传染病感染人数预测及对应的药物配送方案的研究并不属热门，不过由

3、于国内外对其的研究历史较长，在传染病的传播、控制、仿真、药物配送等多个方面均有所涉猎。比如，与本课题相关的，有复杂网络中的传染病模型、对传染病蔓延最优控制策略[2,3]、传染病传播仿真模型[4-6]、医药物流配送中心选址及优化物流配送方案[7-9]等众多研究成果。这些文章一般可分为两类：一类是仅深入研究以上四个方面（包括传染病模型在复杂网络中的应用、传染病蔓延最优控制策略、传染病蔓延仿真模型、医药物流配送中心选址及优化物流配送等）中的一个方面，侧重对细节的深层次探索；另一类则是将四个方面中的其中两个或其中三个方面进行结合，侧重多个多个方面之间的联系及实际应用。在前一类研究中，各个方面的

4、相关研究现状及发展趋势可以单方面概括为1）50浙江大学城市学院毕业论文开题报告传染病的传播模型己经有经典的SI、SIS、SIR、SIRS等模型，不过为了能更贴近实际，现在有将传染病的传播关系视为复杂网络的趋势，并在其中数学抽象化传染病传播过程；2）传染病控制中的最优控制策略，通常通过采用PONTRYAGIN极大值原理[2]来计算最优控制点得到最佳的药物分配数量；3）传染病的传播过程一般采用元胞自动机仿真[4,15]和MATLAB中的传染病模型仿真系统等对其进行模拟；4）医药中心的选址及优化药物配送方案一般采用双层规划、数学规划等方面的模型进行决策及优化。而后一类研究的内容形式就更为丰富

5、，有复杂网络下的传染病最优控制策略的研究[3,10]，最优控制下传染病仿真[2,17]，复杂网络下的传染病仿真[4,5]等。但这两类文章中都没有囊括全部四个方面，只是在尽可能地在保证四个方面能实际联系的前提下对其中一个或几个方面进行细致的研究。2．研究的基本内容本课题主要研究新型传染病的患者数量预测及特效药物的优化分配问题，首先，在各个发布埃博拉疫情情况及西非国家道路交通情况的国内外网站上获取相关数据。对数据进行筛选整理后，使用与疫情有关的一部分数据进行未知参数估计，并用另一部分数据检验参数的置信度并对其进行适当调整，建立合适的传染病模型。其次，为了使理论建模有数据支撑，需要进行仿真模

6、拟。在已建立的较为适合的传染病模型的基础上，利用小世界网络模型来模拟埃博拉病毒在人与人接触时的传播关系，建立元胞自动机仿真模型，预测未来几天或十几天内感染埃博拉的人数，与真实数据进行比较，调整模型中的参数。再次，为了达到感染人数和所需费用都尽可能少的目的，利用PONTRYAGIN极大值原理[2]来计算埃博拉病毒的最优控制点。然后使用得到的传染病模型计算在使用最优控制策略下需要的药物数量。最后，对已收集的西非地区交通道路状况数据进行分析抽象，利用双层规划[9]和动态规划[16]模型得到医药中心地点的选址与疫苗的物流运输路线。2.1基本框架本研究的基本框架如图1.1所示，具体为：50浙江大

7、学城市学院毕业论文开题报告1)各个发布埃博拉疫情情况及西非国家道路交通情况的国内外网站上获得需要的数据，利用适合的经典传染病模型建立基础模型。2)根据所搜集的数据及当地人口、地域特征疾病独特性，筛选出一些影响较大的因子（如政府宣传力度、环境条件、疫苗注射比例等）加入已有的模型中进行建模。3)利用小世界网络的特性模拟现实世界中埃博拉病毒通过个体之间的接触进行传播关系，并在此基础上进行元胞自动机仿真，得到仿真数据。4）在用真实的数据基础上，对仿真模