網絡傳染病動力學建模與分析 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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靳禎，孫桂全，劉茂省 著

圖書標籤:

• 網絡科學
• 傳染病動力學
• 數學建模
• 復雜網絡
• 流行病學
• 數據分析
• 計算模擬
• 公共衛生
• 生物數學
• 疫情預測

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030409041

版次：1

商品編碼：12097280

包裝：平裝

叢書名： 生物數學叢書15

開本：16開

齣版時間：2014-06-01

用紙：膠版紙

頁數：404

字數：510000

正文語種：中文

編輯推薦

　　20世紀80年代初始，國內對“生物數學”發生興趣的人越來越多，
　　目前從事生物數學研究、學習生物數學的人數之多已居世界之首。為瞭加強交流，在“中國生物數學學會”和科學齣版社的共同努力下，組織瞭本套《生物數學叢書》，宗旨是促進數學與生物學的相互滲透，促進數學在生物學中的應用，帶動生物數學研究的發展，培養國內生物數學人纔。
　　叢書涵蓋學術專著、教材，科普及譯著，具體包括：
　　①生物數學、生物統計教材；
　　②數學在生物學中的應用方法；
　　③生物建模；
　　④生態學中數學模型的研究與使用等。
　　本叢書的讀者對象是數學和生物學相關專業高年級大學生、研究生、高校教師和科研工作者。

內容簡介

　　群體水平的傳染病動力學研究已經有近百年的曆史，其建模的基本假設是個體接觸均勻混閤，而實際個體相互接觸是一個十分復雜的社會網絡，因此，研究傳染病的傳播與演化動力學有必要考慮個體接觸構成的社會網絡。近十年，利用復雜網絡來研究傳染性疾病的傳播已取得飛速發展，《網絡傳染病動力學建模與分析》是將該方麵近十年的研究成果加以係統化完成的，為讀者提供網絡上的傳染病傳播動力學的基礎知識、前沿動態和研究方法。
　　《網絡傳染病動力學建模與分析》主要介紹傳染病動力學曆史背景，復雜網絡的基礎知識，網絡傳染病動力學建模的基本思想和發展動態，不同網絡結構下傳染病動力學建模與分析技術，以及網絡傳染病隨機動力學建模及分析，細胞自動機傳染病動力學模型。在寫作過程中，力求由淺入深，自成一體，注重建模思想與方法，注重網絡拓撲結構，注重理論分析與應用。
　　《網絡傳染病動力學建模與分析》可供復雜網絡、生物數學、統計物理、統計醫學等方嚮研究生學習，也可供從事傳染病動力學的科研工作者參考。

內頁插圖

目錄

《生物數學叢書》序
前言
第1章 引論
1．1 傳染病動力學建模概述
1．1．1 傳染病動力學模型的研究意義
1．1．2 均勻混閤傳染病動力學模型基本概念
1．1．3 傳染病動力學模型的曆史迴顧
1．1．4 現代傳染病動力學模型主要研究方法
1．2 網絡傳染病動力學模型概述
1．2．1 網絡基礎知識
1．2．2 網絡傳染病動力學的建模思想
1．2．3 網絡傳染病動力學與均勻混閤動力學模型的比較
1．2．4 網絡傳染病動力學模型發展概述

第2章 網絡傳染病矩封閉動力學模型的建立與分析
2．1 網絡傳染病矩封閉動力學模型的建立
2．1．1 規則與隨機網絡矩封閉方法
2．1．2 異質網絡中的矩封閉方法
2．1．3 網絡矩封閉傳染病動力學模型的建立
2．1．4 異質網絡矩封閉傳染病動力學模型建立
2．1．5 網絡傳染病動力學模型母函數封閉方法
2．2 規則網絡與隨機網絡矩封閉傳染病模型分析
2．2．1 規則網絡與隨機網絡矩封閉傳染病動力學模型基本再生數計算
2．2．2 規則網絡與隨機網絡矩封閉傳染病動力學模型有效再生數計算
2．2．3 二元組逼近模型局部動力學性態分析
2．2．4 自適應網絡矩封閉傳染病動力學模型分析
2．3 具有齣生與死亡的矩封閉傳染病模型
2．3．1 具有齣生與死亡的SID矩封閉動力學模型
2．3．2 具有齣生與死亡的SI1I2D矩封閉動力學模型

第3章 復雜網絡傳染病動力學模型
3．1 小世界網絡傳染病動力學模型
3．1．1 小世界網絡上疾病傳播的SIR動力學模型
3．2 無標度網絡傳染病動力學模型
3．2．1 無標度網絡上的SIS傳染病動力學模型
3．2．2 無標度網絡上的SIR及SEIRS傳染病動力學模型
3．2．3 無標度網絡上有效傳染率刻畫
3．2．4 無標度網絡上不同類型傳染病免疫策略
3．2．5 無標度網絡上一些特殊類傳染率的動力學分支問題
3．3 具有齣生與死亡的復雜網絡傳染病動力學模型
3．3．1 靜態網絡齣生死亡傳染病動力學模型
3．3．2 動態網絡齣生死亡傳染病動力學模型
3．3．3 動態網絡綫性增長SIR傳染病動力學模型
3．4多菌株或多狀態網絡傳染病模型分析
3．4．1 多菌株SIS網絡傳染病動力學模型建立及分摺
3．4．2 具有多種狀態轉化的網絡傳染病動力學建模及分析
3．4．3 多菌株與多狀態網絡傳播動力學建模及分析
3．5 有嚮網絡傳染病動力學模型
3．5．1 基於有嚮網絡的傳染病模型
3．5．2 基於半有嚮網絡（semi—directed．networks）的SIS傳染病模型
3．6 H1N1網絡傳染病動力學模型
3．6．1 網絡動力學模型的建立
3．6．2 基本再生數和無病平衡點的全局穩定性
3．6．3 參數估計
3．6．4 免疫策略的影響
3．6．5 最終規模之間的關係

第4章 耦閤網絡傳染病動力學模型分析
4．1 多途徑的網絡傳染病動力學模型
4．1．1 均勻混閤與復雜網絡共存的傳染病動力學模型
4．1．2 具有媒介傳播的復雜網絡傳染病動力學模型分析
4．2 重疊網絡下疾病傳播動力學模型
4．2．1 重疊網絡下傳染病模型的建立
4．2．2 重疊網絡下基本再生數的計算
4．3 集閤種群網絡傳染病動力學模型
4．3．1 集閤種群模型
4．3．2 異質集閤種群網絡中的移動和擴散
4．3．3 疾病傳播和入侵閩值
……
第5章 網絡隨機傳染病動力學模型
第6章 細胞自動機傳染病動力學模型
參考文獻
索引
《生物數學叢書》已齣版書目

前言/序言

　　復雜網絡作為一門新興的學科，在信息技術中Internet網絡，技術中的電力網絡、移動電話網絡，交通運輸中的航綫網、公路網，社會生活中的友誼網，自然界中的河流網，生物係統中的神經網、蛋白質網等領域得到廣泛應用，最近十幾年其理論與技術得到瞭迅速發展，特彆是在網絡的拓撲結構方麵。
　　群體水平的傳染性疾病的傳播，實際上可以看成特定社會網絡結構上的信息傳播及演化，它既依賴於網絡的拓撲結構，也依賴於信息的傳遞，其動態演化實質是一種網絡結構+信息特徵的耦閤演化模式.基於此，網絡上的傳染病傳播過程研究，特彆是傳染病節點動力學研究近年已經有長足的發展，發現瞭大量的與傳統傳染病動力學有本質差異的現象，如無標度網絡上沒有閾值等.我們的研究團隊在6項國傢基金及1項教育部博士點基金優先資助和山西省拔尖創新人纔計劃支持下，在復雜網絡傳染病動力學方麵進行瞭近七年的研究工作，本書是我們在學習和研究工作基礎上完成的。
　　全書共分6章，第1章主要介紹傳染病動力學曆史背景、網絡的基礎知識及網絡傳染病動力學建模的基本思想和發展動態；第2章和第3章分彆介紹規則網絡和復雜網絡傳染病動力學建模方法及動力學分析技術；第4章主要介紹耦閤網絡傳染病動力學建模與分析；第5章主要介紹網絡隨機傳染病動力學建模及分析；第6章介紹細胞自動機傳染病動力學模型.其中第1-4章由靳禎撰寫，第5章由劉茂省撰寫，第6章由孫桂全撰寫。
　　本書研究的主題是網絡上的傳染病動力學，其涉及瞭較為寬泛的數學基礎理論，包括概率統計、復雜網絡、圖論及微分方程定性與穩定性理論，重點放在建模思想、動力學分析及傳染病解釋上，基本內容作者力求由淺入深，自成一體，在一些前沿成果上力求準確完整，並讓讀者體會到問題的本質，使讀者學有所得，在應用上力求數據驅動模型參數估計.本書可供復雜網絡、生物數學、統計物理、統計醫學等方嚮研究生學習，也可供從事傳染病動力學的科研工作者參考.其中第1-3章可作為有關專業本科生高年級教程使用。
　　本書能得以齣版，得到國傢自然科學基金（項目編號：11331009，11171314，60771026，11301490，10901145）及山西大學人纔計劃支持，也得到瞭國內外同行的幫助和鼓勵，特彆是作者的研究生張曉光、潘瑋、李毅紅等在文獻的整理和書稿的錄入方麵做瞭大量的工作，沒有他們的幫助，書稿很難如期完成，在此錶示最誠摯的感謝。

塵封的謎語：探尋古老文明的失落智慧 在浩瀚的時間長河中，人類文明如同星辰般閃耀，卻又如流沙般易逝。我們如今所知的曆史，不過是冰山一角，更多輝煌的文明，早已在歲月的洪流中化為塵土，留下瞭無數令人遐想的謎團。本書並非一本關於疾病傳播的學術著作，而是帶領讀者踏上一段穿越時空的考古探險之旅，去揭開那些被遺忘的古老文明留下的驚人智慧和神秘印記。 第一章：失落的巨石陣——天文學與數學的未知邊界 在地球的各個角落，散布著一些令人費解的巨大石結構，其中最著名的莫過於英國的巨石陣。這些龐然大物是如何在數韆年前，僅憑原始工具被建造起來的？更令人震驚的是，它們似乎與天文學有著韆絲萬縷的聯係。古代的建造者們，是否擁有我們難以想象的觀測技術和天文知識？他們如何精確地計算齣夏至日齣、鼕至日落的精確位置？本書將深入探討巨石陣與其他類似古代遺址（如埃及的金字塔、瑪雅的奇琴伊察）在天文學上的共性，分析其中的數學規律和設計理念。我們將嘗試解讀那些隱藏在石頭陣列中的神秘代碼，想象當時的人們如何仰望星空，用石頭丈量宇宙，或許會發現，他們對宇宙的理解，已經超越瞭我們當前的認知。這不僅僅是關於建築的奇跡，更是關於人類早期智慧如何與自然規律深度融閤的驚嘆。 第二章：消失的亞特蘭蒂斯——科技與哲學的水下迴響 關於亞特蘭蒂斯文明的傳說，韆百年來一直吸引著無數探險傢和學者。柏拉圖筆下的這個高度發達的島嶼國傢，最終為何沉入海底？它真的存在過嗎？如果存在，它究竟擁有怎樣的科技水平？本書將從考古學、地質學和古代文獻的蛛絲馬跡中，搜尋亞特蘭蒂斯存在的可能證據。我們將審視那些聲稱發現亞特蘭蒂斯遺跡的報告，分析其科學性和閤理性。更重要的是，我們將聚焦於這個文明可能擁有的先進技術，例如傳說中的水晶能源、飛行器，以及它們如何與當時的精神哲學相結閤。我們可能會發現，亞特蘭蒂斯並非僅僅是科技的奇跡，更是一種對社會組織、道德倫理的深刻思考，而它的消失，或許是對人類文明發展方嚮的一次警示。 第三章：復活的奧秘——古埃及的永生之術與醫學絕學 古埃及文明以其宏偉的金字塔、神秘的象形文字和精湛的木乃伊製作技術而聞名於世。然而，他們對死亡的深刻理解和對“永生”的追求，更是令人著迷。本書將剝開曆史的麵紗，探究古埃及人如何通過復雜的防腐技術，試圖留住生命的痕跡，甚至模擬生命的延續。我們將深入研究他們的醫學知識，從齣土的莎草紙文獻中，發掘那些關於疾病診斷、治療方法的古老智慧，以及他們對人體構造的瞭解。我們可能會驚嘆於他們對草藥、解剖學的熟練運用，以及在外科手術方麵可能取得的成就。此外，我們將探討古埃及宗教信仰與醫學實踐之間的緊密聯係，以及他們對靈魂、來世的獨特理解，這些構成瞭他們獨特而持久的文明魅力。 第四章：沉默的印加——工程與農業的生態智慧 在安第斯山脈的高聳雲端，印加文明曾創造瞭輝煌的帝國。他們是如何在險峻的地形上修建令人驚嘆的石頭城市，如馬丘比丘？又如何發展齣適應高海拔環境的農業技術？本書將帶領讀者攀登安第斯山脈，去感受印加人令人難以置信的工程能力。我們將分析他們的建築技術，如精確的石塊切割和無粘閤劑的建造方式，以及他們在水利工程方麵的精妙設計。更重要的是，我們將深入研究印加人如何在極端環境下發展齣高效的農業體係，例如梯田耕作、馬鈴薯等高寒作物的種植技術，以及他們如何巧妙地利用和保護自然資源。這些生態智慧，或許能為我們當今麵臨的環境挑戰提供寶貴的啓示。 第五章：失傳的語言——解讀古代文字的密碼學挑戰 人類文明的傳承，很大程度上依賴於文字的記錄。然而，許多古老文明的文字，至今仍是未解之謎，如蘇美爾楔形文字、瑪雅文字、剋裏特島綫形文字B等。本書將以密碼學和語言學的視角，探討解讀這些失傳語言的艱辛曆程。我們將迴顧那些成功的破譯故事，如羅塞塔石碑在解讀古埃及象形文字中的關鍵作用，以及在破譯瑪雅文字過程中，語言學傢們的智慧和毅力。同時，我們也將聚焦於那些依然沉默的文字，分析它們在結構、語法上的獨特性，以及破解它們可能需要的跨學科研究方法。這些失傳的語言，承載著古代文明的全部思想、曆史和故事，它們的重現，將為我們打開通往過去的一扇扇窗戶。 第六章：先知的預言——宗教與哲學的普世關懷 在各個古老文明的中心，我們總能找到深刻的宗教和哲學思想的痕跡。這些思想，不僅影響瞭當時的社會結構和人們的生活方式，更在某種程度上，塑造瞭後世的文明進程。本書將不再局限於具體的曆史事件，而是從更宏觀的層麵，審視這些文明在精神層麵所達到的高度。我們將探討古希臘的哲學思想如何奠定西方文明的基石，古印度的宗教哲學如何影響亞洲文化，以及中國古代的道德倫理體係如何塑造東亞社會。我們可能會發現，盡管文化背景不同，但許多古老文明在對生命意義、宇宙秩序、道德規範的探求上，竟有著驚人的共通之處。這些“普世關懷”，或許正是人類文明在時間長河中，永恒的追求和迴響。 第七章：現代的鏡子——從古老智慧中汲取力量 迴首這些失落的文明，我們不僅僅是在進行一場考古的獵奇，更是在尋找一麵映照現實的鏡子。他們的成功與失敗，他們的智慧與局限，都為我們提供瞭寶貴的經驗和教訓。在科技飛速發展的今天，我們是否正在重蹈覆轍？在物質日益豐富的時代，我們是否正在迷失精神的追求？本書的最終目的，並非僅僅是展示過去的光輝，而是希望通過對這些古老文明的深度探究，引發我們對當下和未來的思考。我們將從他們的工程奇跡中學習可持續發展的理念，從他們的醫學絕學中汲取健康的智慧，從他們的哲學思想中汲取生活的啓迪。或許，在那些被遺忘的角落，隱藏著解決我們當前睏境的鑰匙，等待著我們去發現，去理解，並最終，去傳承。 《塵封的謎語》是一次心靈的探險，一次智慧的對話，一場跨越時空的邂逅。它將帶領您走齣喧囂的現代，潛入沉寂的過去，去感受那些早已消逝卻又影響深遠的力量，去聆聽那些來自遙遠時空的智慧絮語，去思考人類文明的根基與未來。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計相當吸引人，整體色調偏嚮沉靜的藍色和深邃的黑色，給人一種專業、嚴謹又不失神秘感的感覺。封麵上那個復雜的、由點和綫構成的網絡圖，隱約透露齣其研究內容與網絡結構的緊密關聯。我一直對計算機病毒、網絡攻擊以及它們傳播的規律很感興趣，這本書的書名《網絡傳染病動力學建模與分析》一下子就抓住瞭我的眼球。我腦海中立刻浮現齣疫情傳播模型在現實世界中的應用，比如預測流感爆發、追蹤新冠病毒的擴散軌跡。而這本書將這種動力學模型應用於網絡領域，這無疑是一個極具前瞻性和現實意義的研究方嚮。我設想書中會詳細介紹各種經典的流行病學模型，如SIR、SEIR等，並解釋如何將這些模型巧妙地轉化為描述網絡節點（計算機、服務器、用戶等）之間信息（病毒、惡意軟件、蠕蟲等）傳播的數學框架。同時，我對書中如何處理網絡結構的復雜性——例如節點之間的異質性、邊的權重、社群結構等，以及如何基於這些結構特徵來構建更精確的模型，充滿瞭好奇。我期待書中能提供豐富的案例研究，讓我能夠直觀地理解這些抽象的數學模型是如何在實際的網絡安全問題中發揮作用的，比如預測僵屍網絡的擴張，評估惡意鏈接的傳播範圍，或者設計更有效的網絡防禦策略。

評分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格非常適閤我這樣的非專業但對該領域充滿好奇的讀者。作者在解釋復雜的數學概念時，使用瞭大量生動形象的比喻，並且循序漸進，讓我能夠輕鬆地理解。我尤其喜歡書中對於“網絡傳染病”的類比，它將抽象的算法和數據流比作病毒的傳播，使得原本枯燥的理論變得有趣起來。例如，在講解“傳播路徑”時，作者引用瞭現實生活中疾病傳播的例子，讓我很容易就理解瞭信息在網絡節點之間是如何一步步擴散的。此外，書中對模型的可視化和圖示的運用也極大地幫助瞭我理解。那些精美的圖錶，清晰地展示瞭模型的運行過程和傳播的動態變化，讓我不再需要費力地去想象抽象的數學公式。我可以直觀地看到，隨著時間的推移，感染節點是如何增加的，而易感節點又是如何減少的。這種直觀的呈現方式，大大增強瞭我閱讀的興趣和理解的深度。總而言之，這本書在理論的嚴謹性和內容的易懂性之間取得瞭很好的平衡，讓我能夠在一個輕鬆愉快的氛圍中，深入瞭解網絡傳染病的建模與分析。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我最大的驚喜在於其章節安排的邏輯性和深度。從宏觀的理論基礎到微觀的細節分析，每個部分都銜接得恰到好處。我尤其欣賞作者在開篇部分對“網絡傳染病”這一概念的界定和闡述，這為後續內容的展開奠定瞭堅實的基礎。書中對經典動力學模型的梳理非常清晰，我能夠輕易地理解其核心思想和數學錶達。更重要的是，作者並沒有止步於理論模型的介紹，而是花費瞭大量篇幅去探討如何將這些模型應用於實際的網絡環境。這一點非常難得，因為很多理論書籍往往會停留在抽象層麵，而這本書卻提供瞭切實可行的分析方法和工具。我特彆喜歡書中關於網絡拓撲結構對傳播動力學影響的討論，例如星型網絡、鏈式網絡、網狀網絡在傳播速度和範圍上的差異，這讓我對網絡結構本身有瞭更深刻的認識。此外，書中對模型參數的敏感性分析和穩定性分析也讓我印象深刻，這有助於我們理解模型的局限性，並為實際應用中的參數選擇提供指導。讀完這些章節，我感覺自己對網絡安全問題不再是停留在錶麵的瞭解，而是能夠從一個更科學、更係統的角度去審視和分析。

評分☆☆☆☆☆

從技術和方法論的角度來看，這本書提供瞭一個非常全麵的框架。我被書中對於“復雜網絡”的深入探討所吸引。作者不僅介紹瞭經典的網絡模型，還詳細講解瞭如何在這些模型中融入現實世界中網絡結構的復雜性，例如無標度網絡、小世界網絡等的特性，以及它們對傳播動力學的影響。我瞭解到，簡單的均質網絡模型在很多情況下已經無法準確描述現實網絡。書中關於“網絡異質性”的討論，讓我理解瞭不同節點的重要性差異，以及如何通過考慮節點的度分布、聚類係數等來構建更貼近現實的模型。此外，書中對“評估指標”的闡述也令我受益匪淺。我瞭解到，如何從不同的維度來衡量網絡傳染病的傳播程度，例如感染的峰值、總感染人數、傳播速度等等。這些指標不僅是理論分析的工具，更是實際評估網絡安全狀況、檢驗防禦措施效果的重要依據。書中還涉及瞭一些數值模擬的方法，這讓我看到瞭如何利用計算工具來驗證理論模型，並進行更復雜的仿真實驗。這無疑為我日後的研究或實踐提供瞭重要的技術支持和理論指導。

評分☆☆☆☆☆

我一直認為，理論的生命力在於其應用。而這本書恰恰在這方麵做得非常齣色。作者通過大量的實例，將抽象的數學模型“活化”瞭。我印象最深的是書中關於“社群傳播”和“關鍵節點識彆”的部分。我瞭解到，在一個龐大的網絡中，信息（或病毒）的傳播並非是均勻的，而是往往受到社群結構的影響。作者詳細講解瞭如何利用社群發現算法來識彆網絡中的社群，以及這些社群如何影響傳播的動力學。這對於理解病毒如何在社交網絡中擴散，或者如何設計更有針對性的網絡防禦策略，具有重要的指導意義。另外，書中關於“關鍵節點”的分析也讓我茅塞頓開。我理解瞭為什麼有些節點（例如擁有大量連接的超級節點）在網絡中扮演著如此重要的角色，一旦這些節點被感染，整個網絡的傳播速度和範圍會發生質的變化。作者不僅闡述瞭識彆關鍵節點的方法，還探討瞭如何利用這些信息來製定有效的遏製策略，例如優先保護關鍵節點，或者在關鍵節點上部署防禦措施。這些實際應用方麵的討論，讓我覺得這本書不僅僅是學術研究的成果，更是解決現實網絡安全問題的寶貴財富。