网络传染病动力学建模与分析 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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靳祯，孙桂全，刘茂省 著

图书标签:

• 网络科学
• 传染病动力学
• 数学建模
• 复杂网络
• 流行病学
• 数据分析
• 计算模拟
• 公共卫生
• 生物数学
• 疫情预测

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030409041

版次：1

商品编码：12097280

包装：平装

丛书名： 生物数学丛书15

开本：16开

出版时间：2014-06-01

用纸：胶版纸

页数：404

字数：510000

正文语种：中文

编辑推荐

　　20世纪80年代初始，国内对“生物数学”发生兴趣的人越来越多，
　　目前从事生物数学研究、学习生物数学的人数之多已居世界之首。为了加强交流，在“中国生物数学学会”和科学出版社的共同努力下，组织了本套《生物数学丛书》，宗旨是促进数学与生物学的相互渗透，促进数学在生物学中的应用，带动生物数学研究的发展，培养国内生物数学人才。
　　丛书涵盖学术专著、教材，科普及译著，具体包括：
　　①生物数学、生物统计教材；
　　②数学在生物学中的应用方法；
　　③生物建模；
　　④生态学中数学模型的研究与使用等。
　　本丛书的读者对象是数学和生物学相关专业高年级大学生、研究生、高校教师和科研工作者。

内容简介

　　群体水平的传染病动力学研究已经有近百年的历史，其建模的基本假设是个体接触均匀混合，而实际个体相互接触是一个十分复杂的社会网络，因此，研究传染病的传播与演化动力学有必要考虑个体接触构成的社会网络。近十年，利用复杂网络来研究传染性疾病的传播已取得飞速发展，《网络传染病动力学建模与分析》是将该方面近十年的研究成果加以系统化完成的，为读者提供网络上的传染病传播动力学的基础知识、前沿动态和研究方法。
　　《网络传染病动力学建模与分析》主要介绍传染病动力学历史背景，复杂网络的基础知识，网络传染病动力学建模的基本思想和发展动态，不同网络结构下传染病动力学建模与分析技术，以及网络传染病随机动力学建模及分析，细胞自动机传染病动力学模型。在写作过程中，力求由浅入深，自成一体，注重建模思想与方法，注重网络拓扑结构，注重理论分析与应用。
　　《网络传染病动力学建模与分析》可供复杂网络、生物数学、统计物理、统计医学等方向研究生学习，也可供从事传染病动力学的科研工作者参考。

内页插图

目录

《生物数学丛书》序
前言
第1章 引论
1．1 传染病动力学建模概述
1．1．1 传染病动力学模型的研究意义
1．1．2 均匀混合传染病动力学模型基本概念
1．1．3 传染病动力学模型的历史回顾
1．1．4 现代传染病动力学模型主要研究方法
1．2 网络传染病动力学模型概述
1．2．1 网络基础知识
1．2．2 网络传染病动力学的建模思想
1．2．3 网络传染病动力学与均匀混合动力学模型的比较
1．2．4 网络传染病动力学模型发展概述

第2章 网络传染病矩封闭动力学模型的建立与分析
2．1 网络传染病矩封闭动力学模型的建立
2．1．1 规则与随机网络矩封闭方法
2．1．2 异质网络中的矩封闭方法
2．1．3 网络矩封闭传染病动力学模型的建立
2．1．4 异质网络矩封闭传染病动力学模型建立
2．1．5 网络传染病动力学模型母函数封闭方法
2．2 规则网络与随机网络矩封闭传染病模型分析
2．2．1 规则网络与随机网络矩封闭传染病动力学模型基本再生数计算
2．2．2 规则网络与随机网络矩封闭传染病动力学模型有效再生数计算
2．2．3 二元组逼近模型局部动力学性态分析
2．2．4 自适应网络矩封闭传染病动力学模型分析
2．3 具有出生与死亡的矩封闭传染病模型
2．3．1 具有出生与死亡的SID矩封闭动力学模型
2．3．2 具有出生与死亡的SI1I2D矩封闭动力学模型

第3章 复杂网络传染病动力学模型
3．1 小世界网络传染病动力学模型
3．1．1 小世界网络上疾病传播的SIR动力学模型
3．2 无标度网络传染病动力学模型
3．2．1 无标度网络上的SIS传染病动力学模型
3．2．2 无标度网络上的SIR及SEIRS传染病动力学模型
3．2．3 无标度网络上有效传染率刻画
3．2．4 无标度网络上不同类型传染病免疫策略
3．2．5 无标度网络上一些特殊类传染率的动力学分支问题
3．3 具有出生与死亡的复杂网络传染病动力学模型
3．3．1 静态网络出生死亡传染病动力学模型
3．3．2 动态网络出生死亡传染病动力学模型
3．3．3 动态网络线性增长SIR传染病动力学模型
3．4多菌株或多状态网络传染病模型分析
3．4．1 多菌株SIS网络传染病动力学模型建立及分折
3．4．2 具有多种状态转化的网络传染病动力学建模及分析
3．4．3 多菌株与多状态网络传播动力学建模及分析
3．5 有向网络传染病动力学模型
3．5．1 基于有向网络的传染病模型
3．5．2 基于半有向网络（semi—directed．networks）的SIS传染病模型
3．6 H1N1网络传染病动力学模型
3．6．1 网络动力学模型的建立
3．6．2 基本再生数和无病平衡点的全局稳定性
3．6．3 参数估计
3．6．4 免疫策略的影响
3．6．5 最终规模之间的关系

第4章 耦合网络传染病动力学模型分析
4．1 多途径的网络传染病动力学模型
4．1．1 均匀混合与复杂网络共存的传染病动力学模型
4．1．2 具有媒介传播的复杂网络传染病动力学模型分析
4．2 重叠网络下疾病传播动力学模型
4．2．1 重叠网络下传染病模型的建立
4．2．2 重叠网络下基本再生数的计算
4．3 集合种群网络传染病动力学模型
4．3．1 集合种群模型
4．3．2 异质集合种群网络中的移动和扩散
4．3．3 疾病传播和入侵闽值
……
第5章 网络随机传染病动力学模型
第6章 细胞自动机传染病动力学模型
参考文献
索引
《生物数学丛书》已出版书目

前言/序言

　　复杂网络作为一门新兴的学科，在信息技术中Internet网络，技术中的电力网络、移动电话网络，交通运输中的航线网、公路网，社会生活中的友谊网，自然界中的河流网，生物系统中的神经网、蛋白质网等领域得到广泛应用，最近十几年其理论与技术得到了迅速发展，特别是在网络的拓扑结构方面。
　　群体水平的传染性疾病的传播，实际上可以看成特定社会网络结构上的信息传播及演化，它既依赖于网络的拓扑结构，也依赖于信息的传递，其动态演化实质是一种网络结构+信息特征的耦合演化模式.基于此，网络上的传染病传播过程研究，特别是传染病节点动力学研究近年已经有长足的发展，发现了大量的与传统传染病动力学有本质差异的现象，如无标度网络上没有阈值等.我们的研究团队在6项国家基金及1项教育部博士点基金优先资助和山西省拔尖创新人才计划支持下，在复杂网络传染病动力学方面进行了近七年的研究工作，本书是我们在学习和研究工作基础上完成的。
　　全书共分6章，第1章主要介绍传染病动力学历史背景、网络的基础知识及网络传染病动力学建模的基本思想和发展动态；第2章和第3章分别介绍规则网络和复杂网络传染病动力学建模方法及动力学分析技术；第4章主要介绍耦合网络传染病动力学建模与分析；第5章主要介绍网络随机传染病动力学建模及分析；第6章介绍细胞自动机传染病动力学模型.其中第1-4章由靳祯撰写，第5章由刘茂省撰写，第6章由孙桂全撰写。
　　本书研究的主题是网络上的传染病动力学，其涉及了较为宽泛的数学基础理论，包括概率统计、复杂网络、图论及微分方程定性与稳定性理论，重点放在建模思想、动力学分析及传染病解释上，基本内容作者力求由浅入深，自成一体，在一些前沿成果上力求准确完整，并让读者体会到问题的本质，使读者学有所得，在应用上力求数据驱动模型参数估计.本书可供复杂网络、生物数学、统计物理、统计医学等方向研究生学习，也可供从事传染病动力学的科研工作者参考.其中第1-3章可作为有关专业本科生高年级教程使用。
　　本书能得以出版，得到国家自然科学基金（项目编号：11331009，11171314，60771026，11301490，10901145）及山西大学人才计划支持，也得到了国内外同行的帮助和鼓励，特别是作者的研究生张晓光、潘玮、李毅红等在文献的整理和书稿的录入方面做了大量的工作，没有他们的帮助，书稿很难如期完成，在此表示最诚挚的感谢。

尘封的谜语：探寻古老文明的失落智慧 在浩瀚的时间长河中，人类文明如同星辰般闪耀，却又如流沙般易逝。我们如今所知的历史，不过是冰山一角，更多辉煌的文明，早已在岁月的洪流中化为尘土，留下了无数令人遐想的谜团。本书并非一本关于疾病传播的学术著作，而是带领读者踏上一段穿越时空的考古探险之旅，去揭开那些被遗忘的古老文明留下的惊人智慧和神秘印记。 第一章：失落的巨石阵——天文学与数学的未知边界 在地球的各个角落，散布着一些令人费解的巨大石结构，其中最著名的莫过于英国的巨石阵。这些庞然大物是如何在数千年前，仅凭原始工具被建造起来的？更令人震惊的是，它们似乎与天文学有着千丝万缕的联系。古代的建造者们，是否拥有我们难以想象的观测技术和天文知识？他们如何精确地计算出夏至日出、冬至日落的精确位置？本书将深入探讨巨石阵与其他类似古代遗址（如埃及的金字塔、玛雅的奇琴伊察）在天文学上的共性，分析其中的数学规律和设计理念。我们将尝试解读那些隐藏在石头阵列中的神秘代码，想象当时的人们如何仰望星空，用石头丈量宇宙，或许会发现，他们对宇宙的理解，已经超越了我们当前的认知。这不仅仅是关于建筑的奇迹，更是关于人类早期智慧如何与自然规律深度融合的惊叹。 第二章：消失的亚特兰蒂斯——科技与哲学的水下回响 关于亚特兰蒂斯文明的传说，千百年来一直吸引着无数探险家和学者。柏拉图笔下的这个高度发达的岛屿国家，最终为何沉入海底？它真的存在过吗？如果存在，它究竟拥有怎样的科技水平？本书将从考古学、地质学和古代文献的蛛丝马迹中，搜寻亚特兰蒂斯存在的可能证据。我们将审视那些声称发现亚特兰蒂斯遗迹的报告，分析其科学性和合理性。更重要的是，我们将聚焦于这个文明可能拥有的先进技术，例如传说中的水晶能源、飞行器，以及它们如何与当时的精神哲学相结合。我们可能会发现，亚特兰蒂斯并非仅仅是科技的奇迹，更是一种对社会组织、道德伦理的深刻思考，而它的消失，或许是对人类文明发展方向的一次警示。 第三章：复活的奥秘——古埃及的永生之术与医学绝学 古埃及文明以其宏伟的金字塔、神秘的象形文字和精湛的木乃伊制作技术而闻名于世。然而，他们对死亡的深刻理解和对“永生”的追求，更是令人着迷。本书将剥开历史的面纱，探究古埃及人如何通过复杂的防腐技术，试图留住生命的痕迹，甚至模拟生命的延续。我们将深入研究他们的医学知识，从出土的莎草纸文献中，发掘那些关于疾病诊断、治疗方法的古老智慧，以及他们对人体构造的了解。我们可能会惊叹于他们对草药、解剖学的熟练运用，以及在外科手术方面可能取得的成就。此外，我们将探讨古埃及宗教信仰与医学实践之间的紧密联系，以及他们对灵魂、来世的独特理解，这些构成了他们独特而持久的文明魅力。 第四章：沉默的印加——工程与农业的生态智慧 在安第斯山脉的高耸云端，印加文明曾创造了辉煌的帝国。他们是如何在险峻的地形上修建令人惊叹的石头城市，如马丘比丘？又如何发展出适应高海拔环境的农业技术？本书将带领读者攀登安第斯山脉，去感受印加人令人难以置信的工程能力。我们将分析他们的建筑技术，如精确的石块切割和无粘合剂的建造方式，以及他们在水利工程方面的精妙设计。更重要的是，我们将深入研究印加人如何在极端环境下发展出高效的农业体系，例如梯田耕作、马铃薯等高寒作物的种植技术，以及他们如何巧妙地利用和保护自然资源。这些生态智慧，或许能为我们当今面临的环境挑战提供宝贵的启示。 第五章：失传的语言——解读古代文字的密码学挑战 人类文明的传承，很大程度上依赖于文字的记录。然而，许多古老文明的文字，至今仍是未解之谜，如苏美尔楔形文字、玛雅文字、克里特岛线形文字B等。本书将以密码学和语言学的视角，探讨解读这些失传语言的艰辛历程。我们将回顾那些成功的破译故事，如罗塞塔石碑在解读古埃及象形文字中的关键作用，以及在破译玛雅文字过程中，语言学家们的智慧和毅力。同时，我们也将聚焦于那些依然沉默的文字，分析它们在结构、语法上的独特性，以及破解它们可能需要的跨学科研究方法。这些失传的语言，承载着古代文明的全部思想、历史和故事，它们的重现，将为我们打开通往过去的一扇扇窗户。 第六章：先知的预言——宗教与哲学的普世关怀 在各个古老文明的中心，我们总能找到深刻的宗教和哲学思想的痕迹。这些思想，不仅影响了当时的社会结构和人们的生活方式，更在某种程度上，塑造了后世的文明进程。本书将不再局限于具体的历史事件，而是从更宏观的层面，审视这些文明在精神层面所达到的高度。我们将探讨古希腊的哲学思想如何奠定西方文明的基石，古印度的宗教哲学如何影响亚洲文化，以及中国古代的道德伦理体系如何塑造东亚社会。我们可能会发现，尽管文化背景不同，但许多古老文明在对生命意义、宇宙秩序、道德规范的探求上，竟有着惊人的共通之处。这些“普世关怀”，或许正是人类文明在时间长河中，永恒的追求和回响。 第七章：现代的镜子——从古老智慧中汲取力量 回首这些失落的文明，我们不仅仅是在进行一场考古的猎奇，更是在寻找一面映照现实的镜子。他们的成功与失败，他们的智慧与局限，都为我们提供了宝贵的经验和教训。在科技飞速发展的今天，我们是否正在重蹈覆辙？在物质日益丰富的时代，我们是否正在迷失精神的追求？本书的最终目的，并非仅仅是展示过去的光辉，而是希望通过对这些古老文明的深度探究，引发我们对当下和未来的思考。我们将从他们的工程奇迹中学习可持续发展的理念，从他们的医学绝学中汲取健康的智慧，从他们的哲学思想中汲取生活的启迪。或许，在那些被遗忘的角落，隐藏着解决我们当前困境的钥匙，等待着我们去发现，去理解，并最终，去传承。 《尘封的谜语》是一次心灵的探险，一次智慧的对话，一场跨越时空的邂逅。它将带领您走出喧嚣的现代，潜入沉寂的过去，去感受那些早已消逝却又影响深远的力量，去聆听那些来自遥远时空的智慧絮语，去思考人类文明的根基与未来。

评分☆☆☆☆☆

我一直认为，理论的生命力在于其应用。而这本书恰恰在这方面做得非常出色。作者通过大量的实例，将抽象的数学模型“活化”了。我印象最深的是书中关于“社群传播”和“关键节点识别”的部分。我了解到，在一个庞大的网络中，信息（或病毒）的传播并非是均匀的，而是往往受到社群结构的影响。作者详细讲解了如何利用社群发现算法来识别网络中的社群，以及这些社群如何影响传播的动力学。这对于理解病毒如何在社交网络中扩散，或者如何设计更有针对性的网络防御策略，具有重要的指导意义。另外，书中关于“关键节点”的分析也让我茅塞顿开。我理解了为什么有些节点（例如拥有大量连接的超级节点）在网络中扮演着如此重要的角色，一旦这些节点被感染，整个网络的传播速度和范围会发生质的变化。作者不仅阐述了识别关键节点的方法，还探讨了如何利用这些信息来制定有效的遏制策略，例如优先保护关键节点，或者在关键节点上部署防御措施。这些实际应用方面的讨论，让我觉得这本书不仅仅是学术研究的成果，更是解决现实网络安全问题的宝贵财富。

评分☆☆☆☆☆

从技术和方法论的角度来看，这本书提供了一个非常全面的框架。我被书中对于“复杂网络”的深入探讨所吸引。作者不仅介绍了经典的网络模型，还详细讲解了如何在这些模型中融入现实世界中网络结构的复杂性，例如无标度网络、小世界网络等的特性，以及它们对传播动力学的影响。我了解到，简单的均质网络模型在很多情况下已经无法准确描述现实网络。书中关于“网络异质性”的讨论，让我理解了不同节点的重要性差异，以及如何通过考虑节点的度分布、聚类系数等来构建更贴近现实的模型。此外，书中对“评估指标”的阐述也令我受益匪浅。我了解到，如何从不同的维度来衡量网络传染病的传播程度，例如感染的峰值、总感染人数、传播速度等等。这些指标不仅是理论分析的工具，更是实际评估网络安全状况、检验防御措施效果的重要依据。书中还涉及了一些数值模拟的方法，这让我看到了如何利用计算工具来验证理论模型，并进行更复杂的仿真实验。这无疑为我日后的研究或实践提供了重要的技术支持和理论指导。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我最大的惊喜在于其章节安排的逻辑性和深度。从宏观的理论基础到微观的细节分析，每个部分都衔接得恰到好处。我尤其欣赏作者在开篇部分对“网络传染病”这一概念的界定和阐述，这为后续内容的展开奠定了坚实的基础。书中对经典动力学模型的梳理非常清晰，我能够轻易地理解其核心思想和数学表达。更重要的是，作者并没有止步于理论模型的介绍，而是花费了大量篇幅去探讨如何将这些模型应用于实际的网络环境。这一点非常难得，因为很多理论书籍往往会停留在抽象层面，而这本书却提供了切实可行的分析方法和工具。我特别喜欢书中关于网络拓扑结构对传播动力学影响的讨论，例如星型网络、链式网络、网状网络在传播速度和范围上的差异，这让我对网络结构本身有了更深刻的认识。此外，书中对模型参数的敏感性分析和稳定性分析也让我印象深刻，这有助于我们理解模型的局限性，并为实际应用中的参数选择提供指导。读完这些章节，我感觉自己对网络安全问题不再是停留在表面的了解，而是能够从一个更科学、更系统的角度去审视和分析。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计相当吸引人，整体色调偏向沉静的蓝色和深邃的黑色，给人一种专业、严谨又不失神秘感的感觉。封面上那个复杂的、由点和线构成的网络图，隐约透露出其研究内容与网络结构的紧密关联。我一直对计算机病毒、网络攻击以及它们传播的规律很感兴趣，这本书的书名《网络传染病动力学建模与分析》一下子就抓住了我的眼球。我脑海中立刻浮现出疫情传播模型在现实世界中的应用，比如预测流感爆发、追踪新冠病毒的扩散轨迹。而这本书将这种动力学模型应用于网络领域，这无疑是一个极具前瞻性和现实意义的研究方向。我设想书中会详细介绍各种经典的流行病学模型，如SIR、SEIR等，并解释如何将这些模型巧妙地转化为描述网络节点（计算机、服务器、用户等）之间信息（病毒、恶意软件、蠕虫等）传播的数学框架。同时，我对书中如何处理网络结构的复杂性——例如节点之间的异质性、边的权重、社群结构等，以及如何基于这些结构特征来构建更精确的模型，充满了好奇。我期待书中能提供丰富的案例研究，让我能够直观地理解这些抽象的数学模型是如何在实际的网络安全问题中发挥作用的，比如预测僵尸网络的扩张，评估恶意链接的传播范围，或者设计更有效的网络防御策略。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格非常适合我这样的非专业但对该领域充满好奇的读者。作者在解释复杂的数学概念时，使用了大量生动形象的比喻，并且循序渐进，让我能够轻松地理解。我尤其喜欢书中对于“网络传染病”的类比，它将抽象的算法和数据流比作病毒的传播，使得原本枯燥的理论变得有趣起来。例如，在讲解“传播路径”时，作者引用了现实生活中疾病传播的例子，让我很容易就理解了信息在网络节点之间是如何一步步扩散的。此外，书中对模型的可视化和图示的运用也极大地帮助了我理解。那些精美的图表，清晰地展示了模型的运行过程和传播的动态变化，让我不再需要费力地去想象抽象的数学公式。我可以直观地看到，随着时间的推移，感染节点是如何增加的，而易感节点又是如何减少的。这种直观的呈现方式，大大增强了我阅读的兴趣和理解的深度。总而言之，这本书在理论的严谨性和内容的易懂性之间取得了很好的平衡，让我能够在一个轻松愉快的氛围中，深入了解网络传染病的建模与分析。