摘 要

本文首先从实际生活的角度出发分析了对流行病传播开展研究的重要意义，并对开展社会研究的传统方法进行探讨，指出传统研究方法所具有的局限性，并对人工社会这一新兴方法进行详细介绍并指出其优势。

然后，文章对构建基于流行病传播的人工社会建模系统所需要的基础知识进行详细介绍，包括常见的流行病模型、复杂网络理论的基本概念、复杂网络模型、人工社会相关理论等等。

接着，在理论知识的基础上，构建面向流行病传播的人工社会建模系统，包括地理环境模型、社会关系模型、行为和活动模型、角色模型和个体模型设计，在NetLogo中完成这些模型的构建。然后，借助Netlogo平台开展仿真实验，在具体实验中，我们设置了五组对照实验，分别探讨接种疫苗接种、医护人员数量、人员跨区域流动、隔离、人口流动速度对流行病传播的影响，最后借用图表观察流行病的传播情况，从而探究控制流行病传播的有效方法。

关键词：人工社会；流行病传播； NetLogo仿真与建模

Abstract

This paper first analyzes the significance of research on epidemics transmission from the perspective of real life, and discusses the traditional methods of conducting social research, pointing out the limitations of traditional research methods. Carry out a detailed introduction and point out its advantages of artificial society.

Then, the article introduces the basic knowledge needed to construct an artificial social modeling system based on epidemiology, including common epidemiological models, basic concepts of complex network theory, complex network models, and artificial social related theories.

Based on the theoretical knowledge, we construct an artificial social modeling system for epidemic spread, including geographic environment model, social relationship model, behavior and activity model, role model and individual model design, and complete the construction of these models in NetLogo. . Then, using the Netlogo platform to carry out simulation experiments, in the specific experiment, we set up five sets of control experiments to discuss the impact of vaccination, number of medical staff, cross-regional mobility, isolation, and population flow rate on epidemiology. Finally, we use charts to observe the spread of epidemics and explore effective ways to control the spread of epidemics.

Key Words：artificial society; epidemics transmission;NetLogo modeling and simulation

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 研究现状 2

1.2.1 人工社会的研究现状 2

1.2.2 流行病传播的研究现状 2

1.3 论文主要工作 4

1.3.1 研究内容与组织结构 4

1.3.2 技术方案及措施 5

第2章 基于流行病传播的人工社会建模的相关理论概念 6

2.1 常见流行病模型 6

2.1.1 SI模型 6

2.1.2 SIS模型 6

2.1.3 SIR模型 7

2.2 复杂网络理论 7

2.2.1 基本概念 7

2.2.2 复杂网络模型 8

2.3 人工社会 9

第3章 面向流行病传播的人工社会建模系统的构建 11

3.1 人工社会构成分析 11

3.1.1 人工社会构成 11

3.1.2 人工社会建模原则 11

3.2 人工社会建模 12

3.2.1 地理环境模型 12

3.2.2 社会关系模型 13

3.2.3行为和活动模型 14

3.2.4 角色模型 20

3.2.5 个体模型设计 22

3.3 系统功能界面展示 23

3.3.1 功能介绍及实现 23

3.3.2 界面展示 27

第4章 面向流行病传播的人工社会系统的仿真实验 30

4.1 流行病传播控制实验的设计与实现 30

4.2 流行病的控制措施 38

第5章 总结与展望 40

5.1 总结 40

5.2 展望 41

参考文献 42

附录A 仿真系统的程序代码 43

附录B 流行病传播中阈值的计算 51

致谢 52

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

现阶段复杂科学的逐渐发展，使得广大科学工作者能够以全新的角度和方法来开展社会科学的相关研究。人工社会的方法主要是建立一个虚拟的人工社会，在虚拟的人工社会中，可以根据Agent个体涌现出来的多种行为研究某种社会现象。人工社会的方法具有鲜明的特点及优势：（1）该方法十分灵活便捷，可以通过修改某些参数设置对相关问题进行研究；（2）这种方法自下而上，逐渐整合，人工社会模型与现实生活相似，因此过程及结果的精确度高；（3）对社会科学类问题进行实验分析，可扩展到社会科学的方方面面，使得相关研究成果更可靠，为管理决策提供科学依据。

流行病是指人体受到病原微生物或者寄生虫的感染后而产生的一种疾病，这种疾病有很强的感染性。现在，对流行病的研究不禁局限于医学领域，在社会科学领域也具有十分重要的地位。我们都知道，流行病对人类生存和生活产生了巨大的影响。随着人类生活水平的提高、医学技术的逐渐发展、医疗卫生条件的进步、各种免疫疫苗的不断出现，这一状况得到了很大的改善。

然而，近些年来出现的新型流行病在全球范围内频频爆发，严重影响人类生存和生活，甚至造成大规模人口死亡。比如说，手足口病、甲型H1N1流感、非典、禽流感等等，这些疫情的出现，给中国乃至全世界的经济发展状况带来了巨大的消极影响，新闻媒体上每每出现的相关人员的死亡报道，都会让人感到惋惜。因此，如何有效阻止流行病的突然爆发与流行传播是一个亟待解决的问题,在预防流行病爆发以及控制流行病传播方面的研究不能松懈，人类需要积极应对新的挑战，使人类免受流行病的影响。