基于复杂网络的流感病毒传播模型研究

论文摘要

长久以来,流感都是人类发展史上所遭受的范围最广且最具危害力的疾病之一。尽管人类在药理学和疫苗学上取得了很大进展,但因其极高的变异能力,这种病原体仍然影响着全世界各年龄组的发病率和死亡率,给人类社会发展带来了严重的威胁。因此,分析流感病毒的传播特性与传播趋势并迅速做出针对性的决策成为有效防控流感疫情的关键所在。本文在全球范围内流感病毒毒株监控大数据的基础上,利用复杂网络方法建立了流感病毒的传播模型,描述全球流感传播的动态特性,以确定全球流感传播网络中的重要起源点和汇聚点,并预测流感病毒的传播趋势,进而制作不同的流感疫情防控策略,以期最大限度地抑制世界各地的病毒传播。本文的主要内容具体如下。(1)本文采用美国国家生物技术信息中心NCBI平台中流感病毒数据库的一部分研究价值高的开放数据作为分析数据集。利用复杂网络技术建立流感病毒基因组序列相似性网络,通过ClustalO算法对流感病毒基因序列进行相似性度量,同时在此基础上定义一个阈值来划分出最佳的流感病毒子群,从而挖掘出更多有用的信息。(2)选取病毒菌株的出现日期作为时间信息,选取病毒菌株的出现城市作为地理信息,从时间和地理双重角度出发,构建流感病毒传播模型以及仿真。绘制世界地图并以其作为背景,将病毒菌株的地理信息映射到世界地图背景上的对应位置,作为流感传播网络中的节点。以传播子网为单位,建立相应的流感病毒传播模型。计算所建立的流感病毒传播子网的特征参数,如网络的节点度分布、网络介数、群集系数等数据来分析网络的拓扑结构,并以此为基础分析全球背景下流感病毒的发展趋势。(3)建立流感病毒传播行为分析可视化平台,导入NCBI平台提供的流感病毒资源库所记录的2008年到2018年间的H1N1型HA基因序列作为数据基础,构建2008年到2018年间的H1N1流感病毒传播模型来对流感病毒传播的过程进行深入的研究以验证平台的可用性。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 课题研究背景
•   1.2 课题研究的目的及意义
•     1.2.1 课题研究目的
•     1.2.2 课题研究意义
•   1.3 流感病毒传播与演化的研究现状
•     1.3.1 国外研究现状
•     1.3.2 国内研究现状
•   1.4 研究内容及研究方法
•     1.4.1 主要研究内容
•     1.4.2 主要研究方法
•   1.5 论文结构安排
• 第二章 流感及复杂网络理论相关介绍
•   2.1 概述
•   2.2 流感病毒简述
•     2.2.1 流感病毒相关介绍
•     2.2.2 流感病毒的演化
•     2.2.3 流感研究的发展
•   2.3 复杂网络简述
•   2.4 复杂网络的几何特征函数
•     2.4.1 度与度分布
•     2.4.2 集群系数
•     2.4.3 社区与模块度
•     2.4.4 平均距离
•   2.5 复杂网络的常见数学模型
•     2.5.1 随机网络模型
•     2.5.2 小世界网络模型
•     2.5.3 无标度网络模型
•     2.5.4 其它网络模型
•   2.6 本章小结
• 第三章 流感病毒的传播子网划分
•   3.1 概述
•   3.2 数据处理与子群划分
•     3.2.1 流感病毒信息获取
•     3.2.2 流感病毒数据多序列比对
•     3.2.3 基于复杂网络的子群划分方法
•   3.3 构建病毒子群传播模型
•     3.3.1 绘制地图
•     3.3.2 传播网络的构建
•   3.4 流感病毒传播网络的特性分析
•     3.4.1 新旧毒株传播网络比对分析
•     3.4.2 特征参数分析
•   3.5 本章小结
• 第四章 甲型流感病毒全时空传播特性分析（2008—2018）
•   4.1 概述
•   4.2 流感病毒传播特性分析
•     4.2.1 流感病毒数据样本的获取与预处理
•     4.2.2 H1N1 型流感病毒各个子群传播网络构建与特性分析
•   4.3 流感病毒特征分析可视化平台
•     4.3.1 全球毒株疫情可视化
•     4.3.2 全球毒株疫情传播特征分析
•   4.4 本章小结
• 第五章 结论与展望
•   5.1 结论
•   5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文
•   个人简历
•   参研课题
•   已发表的学术论文

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李科成

导师: 綦朝晖

关键词: 流感病毒,传播特性,传播网络,可视化平台

来源: 石家庄铁道大学

年度: 2019

分类: 基础科学,医药卫生科技

专业: 数学,感染性疾病及传染病

单位: 石家庄铁道大学

分类号: R511.7;O157.5

DOI: 10.27334/d.cnki.gstdy.2019.000462

总页数: 60

文件大小: 5083K

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