【社会计算大赛决赛作品3】突发公共卫生事件区域扩散与防控效力研究——基于ABM方法仿真模拟研究

进入21世纪以来，世界范围内爆发了SARS、禽流感、甲型H1N1、中东呼吸症以及2019年底爆发的新冠肺炎疫情等重大突发公共卫生事件。来自传统领域和非传统领域的各类突发公共事件危害日益突出,引起社会各界对如何有效应对突发事件、妥善预防和处理危机的深刻思考。新冠疫情仍在全球范围内大流行，部分国家防疫有较大漏洞，中国的各个进出口岸面临较大的防疫压力。正值2022冬奥会的准备期间，2022年冬奥会期间将有大量各国的运动员入境中国。为此，本文将通过模拟仿真的方法研究各种不同通过呼吸道传播的突发公共卫生事件区域扩散与防控效力。

ABM（Agent Based Modeling）方法即基于主体的模拟与仿真方法，是一种将微观与宏观相结合的建模思路，是自主的局部互动的异质性的有限理性的个体。通过微观个体的互动，将宏观社会现象涌现出来。本研究借助NetLogo平台实现，利用ABM方法，通过对人口密度、防护效果、使用防护手段比例、外出频率以及医院收治时间等参数进行设定，在不同条件下研究公共卫生防护对于不同突发疫情扩散的抑制作用。

仿真设置：

本文将分别模拟和探讨三种具有不同传染特征的呼吸道公共卫生事件，即具有高死亡低传染特征、低死亡中高传染特征、中高死亡高传染特征在不同的人口密度、防护效果、使用防护手段比例、外出频率以及医院收治时间等情况下，对突发公共卫生事件扩散的抑制作用。

（1）高死亡低传染

21世纪以来，在非洲大陆爆发的埃博拉、亚洲西北部大陆爆发的中东呼吸症等具有高死亡低传染特征。这类突发公共卫生事件具有死亡率极高，一旦感染治愈率较低，但传播性不强，如及时采取有力措施，则会避免出现大规模社会性公共卫生危机。

通过仿真模拟结果可以发现：

①社交范围一定时，防护效力对疫情防控起主要作用。当防护效力较小，即使防护比例增大，疫情并不会得到有效遏制；当防护效力较大，随着防护比例的增加，疫情将受到有效的遏制。当防护效力为60-80%、防护效力达到80%时，疫情将不会进行传播。

②防护比例一定时，社交范围与防护效力对疫情防控都有较大作用。社交范围的扩大与防护效力的降低，都会使病毒的扩散更迅猛。当且仅当社交范围为2且防护效力为80%时，病毒将完全被遏制。

（2）低死亡中高传染

以呼吸道为传播途径的H1N1流感具有低死亡中高传染特征。这类突发公共卫生事件死亡率较低，但传播性较强。若不及时控制会导致大量人群被感染，医疗资源遭到挤压，即使死亡率较低，如不及时采取有力措施，则会出现大规模社会性公共卫生危机。

通过仿真模拟可以发现：

①个体的防护比例一定时，防护效力对疫情防控起主要作用。社交范围的扩大，对疫情的控制作用不明显；但防护效力的增加能显著遏制疫情的传播。当社交范围为2、防护效力为80%时，能有效遏制疫情的传播，但不能完全消除。

②不同的医院开启时间对疫情的控制作用有所不同。当医院开启时间越短即小于30天时，医院对被感染者应收尽收，能有效控制疫情的传播且很快能完全消除疫情。当医院开启时间大于60天，由于具有中高感染的特征，前期被感染者增多，医院无法做到应收尽收且造成医疗资源受到挤压，对疫情扩散的控制作用显著降低。

（3）中高死亡高传染

在全球范围内爆发的SARS病毒和新冠肺炎病毒具有中高死亡高传染特征。这类突发公共卫生事件 死亡率较高且传染性极强。如不及时采取有力措施，则会出现大规模社会性公共卫生危机。

通过仿真模拟可以发现；

①个体的社交范围一定时，防护比例与防护效力对疫情防控都有较大作用。防护比例的扩大与防护效力的增加，都会使病毒的扩散得到有效遏制。当且仅当防护比例达到60-80%、防护效力为80%时，病毒将更被为有效的控制。

②不同的每千人床位数对疫情的控制作用有所不同。随着每千人床位数的增加，在开启时间小于30天时，对疫情的控制作用有所提高。医院开启时间大于60天，被感染者显著增加，医院无法做到应收尽收，医疗资源受到挤压。即使扩大了每千人床位数也无法有效缓解医疗资源紧缺的问题。当且仅当医院开启时间早且扩大医疗资源才能有效遏制疫情的传播。

通过对人口密度、防护效果、使用防护手段比例、外出频率以及医院收治时间等参数进行设定，在不同条件下研究公共卫生防护对于不同突发疫情扩散的抑制作用。结果显示：

（1）个体社交范围显著影响突发疫情区域扩散速度，具有高传染性特征的公共卫生事件，减少社交范围和频率，疫情扩散速度在早期会趋于平缓，但仅有居家隔离才能有效遏制疫情的区域扩散；

（2）个体自我防护比例和防护效力显著影响病毒扩散，通过模拟可以发现，无论是具有高传染性或低传染性特征的公共卫生事件，提高人群防护比例和防护效力，能有效遏制疫情的区域扩散；

（3）医院收治时间和医院容量对控制具有低死亡率特征的公共卫生事件的扩散有显著影响，对控制具有高死亡率特征的公共卫生事件的扩散无显著意义，但上述结果会显著受社会成员个体防护效果的干扰，医院收治时间越早对疫情将控制越有效。

编辑：徐佳瑞

指导老师：黄匡时 邵岑

排版：杨舒雯

审核：张辉 邓青