Impact of network topology on the spread of infectious diseases
Data
2020-04-30
Autores
Pinto, E. R. [UNESP]
Nepomuceno, E. G.
Campanharo, A. S. L. O. [UNESP]
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Editor
Sociedade Brasileira de Matemática Aplicada e Computacional
Resumo
The complex network theory constitutes a natural support for the study of a disease propagation. In this work, we present a study of an infectious disease spread with the use of this theory in combination with the Individual Based Model. More specifically, we use several complex network models widely known in the literature to verify their topological effects in the propagation of the disease. In general, complex networks with different properties result in curves of infected individuals with different behaviors, and thus, the growth of a given disease is highly sensitive to the network model used. The disease eradication is observed when the vaccination strategy of 10% of the population is used in combination with the random, small world or modular network models, which opens an important space for control actions that focus on changing the topology of a complex network as a form of reduction or even elimination of an infectious disease.
A teoria de redes complexas constitui um suporte natural para o estudo da propagação de uma doença infecciosa. Neste trabalho, apresentamos um estudo da propagação de uma doença infecciosa com o uso de tal teoria em conjunto com o Modelo Baseado em IndivÃduos. Mais especificamente, utilizamos diversos modelos de redes complexas amplamente conhecidos na literatura para verificar seus efeitos topológicos na propagação de uma doença. De modo geral, observamos que redes complexas com propriedades distintas resultam em curvas de indivÃduos infectados com comportamentos também distintos, e desta forma, que a proliferação de uma dada doença é altamente sensÃvel ao modelo de rede utilizado. Observamos a erradicação da doença quando adotada a estratégia de vacinação de 10% da população em combinação com os modelos de redes aleatória, mundo pequeno ou modular. Desta forma, estratégias de controle com enfoque na topologia da rede em estudo podem ser utilizadas com êxito como forma de redução ou até mesmo de erradicação de uma doença infecciosa.
A teoria de redes complexas constitui um suporte natural para o estudo da propagação de uma doença infecciosa. Neste trabalho, apresentamos um estudo da propagação de uma doença infecciosa com o uso de tal teoria em conjunto com o Modelo Baseado em IndivÃduos. Mais especificamente, utilizamos diversos modelos de redes complexas amplamente conhecidos na literatura para verificar seus efeitos topológicos na propagação de uma doença. De modo geral, observamos que redes complexas com propriedades distintas resultam em curvas de indivÃduos infectados com comportamentos também distintos, e desta forma, que a proliferação de uma dada doença é altamente sensÃvel ao modelo de rede utilizado. Observamos a erradicação da doença quando adotada a estratégia de vacinação de 10% da população em combinação com os modelos de redes aleatória, mundo pequeno ou modular. Desta forma, estratégias de controle com enfoque na topologia da rede em estudo podem ser utilizadas com êxito como forma de redução ou até mesmo de erradicação de uma doença infecciosa.
Descrição
Palavras-chave
scientific computing, complex networks, Individual Based Model, epidemic infectious diseases, computação cientÃfica, redes complexas, Modelo Baseado em IndivÃduos, doenças infecciosas
Como citar
TEMA (São Carlos). Sociedade Brasileira de Matemática Aplicada e Computacional, v. 21, n. 1, p. 95-115, 2020.