SI,SIS,SIR,SEIRD模型
因为个人工作需要系统地整理SI,SIR以及SEIR模型,故对三个模型进行原理介绍以及对比。文中关于SI,SIS,SIR的所有的截图都来自西工大肖华勇老师在慕课上的分享,原视频戳 这里。SEIRD模型则来自发表在SCI上的paper,想看原文戳这里。
SI model
作为比较古早的传染病模型(不对指数模型进行介绍),SI model在假设人口总数不变(不发生迁移,出生及死亡)的情况下,将人群分为易感人群S(suspectible)和病人I(Infective),在时刻下,这两类人群的占比分别为和,并假设病人每天有效接触的平均人数为。当I类人群与S类人群进行接触,S被感染,转为I类人群。
So,每个病人每天可以感染的人数为,共有个病人,故每天总感染人数为
SIS model
和SI模型不同,SIS模型假设病人治好后变成健康者,健康者可以再次被感染成为病人。相比与SI模型, SIS模型增加条件为:每天被治愈的病人数占病人总数的比例为一个常数,称为日治愈率,病人治愈后仍可被感染。为平均感染期。如时,该疾病的日治愈率为,平均感染期为5天。
代表每天传染的人数大于治愈的人数,则相反。SIS的模型曲线表明,当每天传染的人数大于治愈人数时(),不论初始状态下病人的人数是否大于,最终感染的人数都趋于定值;当时,所有人都会被治愈。显而易见,在其中起关键作用。
SIR model
SIR考虑三种人群状态:S 类人群,易感人群;I 类人群,感染者;R 类人群,康复者,指的是感染者成功治愈,有免疫力的健康者。
SEIRD model
受新冠疫情的启发,相对于SIR模型,该模型多了潜伏期(E),死亡(D)。
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