第二版COVID-19模拟器

我已经完全重写了我在文中描述的COVID-19模拟器上周的博文现在我有了第二个版本。

当一组受感染的个体被引入一组健康个体时,模拟就开始了。这种感染在人群中迅速传播,在溪流停止时达到高峰,潜在的受害者减少,并最终持续下去。

这是典型模拟的每五帧。

目录

代理

这个模拟包含了我称之为个人.他们让人想起海龟在编程语言中标志由麻省理工学院的西摩·帕波特在20世纪60年代开发。今天有许多编程语言是Logo的后代。几年前,当我住在新墨西哥州时,我是一个全州高中生比赛的评委之一超级计算挑战.(这个名字已经变成了一个误称,因为大多数参与者现在使用自己的个人电脑或学校实验室的机器。)一种叫做NetLogo是新墨西哥州挑战赛的热门选择。Papert的海龟已经变成了代理人.我当然不是面向代理计算的专家。我对这个话题的大部分了解都是从那些高中生的演讲中得来的。

个人

在这个模拟中,简单的代理以恒定的个体速度在一个二维的正方形世界中移动。有些人感染了一种病毒,当他们近距离接触时,就会把病毒传染给其他人。新的个体以特定的速度出生和死亡。个体的年龄是以时间步的小数来衡量的。

有六种类型的个体。

  • 青年.明亮的蓝色。健康。年龄在20岁以下。新的青年在模拟中诞生。
  • 成人.蓝色的。健康。年龄在20到65岁之间。
  • 成熟.深蓝绿色。健康。年龄超过65岁。他们停止了旅行,呆在“家里”。
  • 生病的.红色的。感染了病毒年龄是无关紧要的。在特定的一段时间内,它们从右上角定期进入模拟,然后不再进入。它们通过靠近他人传染给他人。
  • 免疫. 红圈。以前被感染过。经过一定的时间后,病人的感染会持续下去。然后,该个体变得免疫,不再感染他人。
  • 死去的.在特定的死亡率下,患病和免疫的个体将从模拟中移除。移除的次数就是死亡计数。

模拟开始时,一个病人进入一群成人,当没有更多的活病人时终止。

一个长度可调节的屏障将正方形分成两半。想象一堵横跨意大利的墙,从西海岸的奇维塔韦基亚到东部的奇维塔诺娃集市。或者想想美国和墨西哥之间的一堵墙。

典型模拟。

动画中的模拟运行320个时间步。时间在x轴上,而变化的总人口数在标题上。感染从东北部进入,并迅速蔓延到东半部。少数感染者找到了通过隔离墙狭窄缝隙的途径,但疫情从未在西方获得立足点。

这是第一帧。这是100名不同年龄的成年人尚未感染,还有一名感染者从东北角进入。

这是一个大约在时间180的中间的帧。所有五种活菌都存在,但在西方没有活动感染。总人口已经上升到107人,这是这次跑步中看到的最大人数。

这是最后一帧。没有生病的人在场,也没有更多的人来。这种流行病已经过去了。有96名幸存者。他们中有一半多一点的人感染了病毒,现在免疫了。其他人从未被感染;其中包括几名在竞选期间出生的年轻人。

参数

八个参数由左侧的控制面板设置,可以在模拟过程中更改。

  • N. 人口规模。
  • 传染. 引入新的患病成年人之间的时间间隔。
  • 出生.出生率。
  • 死亡率. 死亡率。
  • 毒性.病毒的效力范围
  • 期间. 病人免疫前的时间步长。
  • 速度.显示更新之间的时间步骤。
  • 障碍. 分隔该区域两部分的屏障长度。

感染性遭遇

我的字典告诉我毒性疾病的严重性或危害性。在这个模拟器中,毒力是病毒有效性的半径。当一个生病的人在这个距离内经过一个还没有被感染的人时,感染就被传染了。默认的0.02毒力大约是代表个体的点的大小。

人口普查

右边的帧显示了每种类型的个体的运行次数。前五种是活的,它们的总数是N,即当前的人口。

历史

在模拟过程中的任何时候,您都可以单击plot按钮。弹出第二个图形窗口,其中有一个这样的图表。它绘制了整个模拟历史的人口普查图。参数值显示在标题中。

这是历史的模拟是动画。你可以看到,成年人口从0时的100人减少到流行病结束时的45人左右。在这个特定的环境下,年轻个体和成熟个体的数量都不会超过10个。患病人数高峰时接近30人,之后降至零,结束了疫情。大约有40人获得了免疫力,死亡人数也大致相同。

移除障碍

让我们改变一些参数。首先,消除障碍只会产生微小的差异。感染持续了很长一段时间,成人人数下降到40以下,死亡人数上升到50以上,最高患病人数低于20人。

增加出生率

出生率的增加导致更多的年轻人。患病人数也以更快的速度上升,并达到更高的峰值,但许多年轻人活了下来。

增加持续时间

感染持续时间的增加会导致更多的死亡

增加毒性

毒力的增加导致患病人数出现一个更高和更早的高峰。

不稳定的

最后,同时增加所有这些值,并增加不在控制面板中的值,即引入新感染个体的时间长度,将导致模拟达到最大时间限制。在2000个时间步之后,死亡人数超过600,我已经将y轴上的限制设置为200。其他值正在振荡,尚未达到极限。局势似乎不稳定,已经结束。

免责声明

我并不是说这个简单的模拟能准确地模拟出我们的世界目前面临的危机。人口太少,地理位置太粗糙,时间步骤不真实。我没有试图纳入任何实际数据。然而,我认为它的表现和真实的东西差不多。

软件

模拟器本身可以从中央文件交换访问这个链接并包含在Cleve_Lab的5.1版本中这个链接




与MATLAB®R2019b一起发布

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