© Владимир Абрамов
В работе предлагается простая агент-ориентированная модель структуры и динамики домохозяйств, разработанной с целью изучения взаимодействий между демографическими процессами и процессом распространения инфекции.
Основной целью создания моделей распространения инфекций заключается в изучении способов осуществления контроля за распространением инфекции (Anderson & May 1991). Основным элементом таких моделей является описание популяции, подверженной инфекции. Возрастная структура при этом влияет на уровень восприимчивости к заболеванию (Anderson & May 1991), а социальная структура населения позволяет воссоздать социальные сети, благодаря которым инфекция передается между индивидами (Danon et al. 2011).
Авторы работы изучают эффект влияния демографических изменений на распространение инфекции и выработке иммунитета к ней, и пытаются ответить, какой эффект сокращающиеся размеры домашнего хозяйства оказывают на процесс распространения детских болезней, каким образом возможно оценить долгосрочную эффективность стратегий вакцинации в изменяющемся населении, а также как быстрые демографические переходы воздействуют на динамику распространения заболевания.
Для решения вышеуказанных задач построенная авторами модель должна соответствовать следующим условиям:
реалистичное моделирование структуры домохозяйств;
адекватное описание динамики изменения характеристик домохозяйств, возникающего в процессах рождения и смерти индивидов, а также под влиянием формации и расслоения общества;
дифференциация динамик домохозяйств для различных сценариев;
изменение динамики домохозяйств ввиду меняющихся демографических условий.
Базовыми единицами в модели являются индивиды, которые обладают такими характеристиками, как возраст, пол и принадлежность к определенному домохозяйству. Население состоит из совокупности живых индивидов, структурированных при помощи сети межличностных связей, определяющих отношения между поколениями и формирующих координацию между членами домохозяйства. При запуске в модели случайным образом генерируется популяция индивидов с возрастным распределением. Индивиды составляют домохозяйства в соответствии с определенным размерным распределением. Если размер домохозяйства не превышает двух человек, то все индивиды считаются взрослыми; домохозяйства, состоящие из трех или более индивидов состоят из родителей и детей.
Состояние популяции меняется в дискретном времени, в котором одним шагом является определенное число дней. Параметры, отвечающие за возникновение демографических событий определены вероятностями возникновения на протяжении лет (см. табл. 1).
Таблица 1. Параметры модели
| Параметры | Описание |
|---|---|
| Общие: | |
| Начальный размер популяции | Число индивидов при запуске модели |
| Коэффициент роста популяции | Годовой показатель изменения в численности населения из-за естественного увеличения. |
| Коэффициент ммиграции | Годовой показатель изменения в численности населения из-за миграции населения. |
| Смертность: | |
| Возрастные и половые вероятности смертности | Годовые вероятности смерти в зависимости от пола и возраста индивида. |
| Рождаемость: | |
| Относительный возрастной коэффициент рождаемости | Относительная вероятность возраста матери, рождающей ребенка. |
| Паритетный относительный возрастной коэффициент рождаемости | Относительная вероятность количества ранее рожденных детей матерью, рождающей ребенка. |
| Интервал между родами (среднее и стандартное отклонение) | Параметры минимального интервала между родами. |
| Образование семей: | |
| Параметры образования семей | Возрастной интервал, на котором индивид способен создать семью, а также вероятность возникновения семьи. |
| Возрастная дифференциация партнеров (среднее и стандартное отклонение) | Параметры, регулирующие возрастную дифференциацию партнеров при возникновении семей. |
| Распад семей: | |
| Параметры распада семей | Возрастной интервал, на котором семья может распасться, а также вероятность распада семьи. |
| Покидание дома: | |
| Параметры покидания дома | Минимальный возраст, при котором индивид, живущий с родителями/опекунами создаст новое домашнее хозяйство, состоящее из одного индивида, и вероятность возникновения такого нового домохозяйства. |
Параметры
Описание
Общие:
Начальный размер популяции
Число индивидов при запуске модели
Коэффициент роста популяции
Годовой показатель изменения в численности населения из-за естественного увеличения.
Коэффициент ммиграции
Годовой показатель изменения в численности населения из-за миграции населения.
Смертность:
Возрастные и половые вероятности смертности
Годовые вероятности смерти в зависимости от пола и возраста индивида.
Рождаемость:
Относительный возрастной коэффициент рождаемости
Относительная вероятность возраста матери, рождающей ребенка.
Паритетный относительный возрастной коэффициент рождаемости
Относительная вероятность количества ранее рожденных детей матерью, рождающей ребенка.
Интервал между родами (среднее и стандартное отклонение)
Параметры минимального интервала между родами.
Образование семей:
Параметры образования семей
Возрастной интервал, на котором индивид способен создать семью, а также вероятность возникновения семьи.
Возрастная дифференциация партнеров (среднее и стандартное отклонение)
Параметры, регулирующие возрастную дифференциацию партнеров при возникновении семей.
Распад семей:
Параметры распада семей
Возрастной интервал, на котором семья может распасться, а также вероятность распада семьи.
Покидание дома:
Параметры покидания дома
Минимальный возраст, при котором индивид, живущий с родителями/опекунами создаст новое домашнее хозяйство, состоящее из одного индивида, и вероятность возникновения такого нового домохозяйства.
Построенная в работе модель позволяет генерировать реалистичные структуры домохозяйств, будучи достаточно гибкой для имитации множества демографических сценариев и переходов. Несмотря на это, авторами был допущен ряд упрощений. Так, моделирование семей, состоящих из нескольких поколений, окажет значительное влияние на динамику модели. Во-вторых, модель в ее текущей реализации не различает брак и сожительство. Наконец, важным процессом при моделировании распространения инфекции и динамики домохозяйств является наиболее сложное и детализированное описание процесса миграции. В связи с этим можно прийти к выводу, что математические и сетевые модели, которые симулируют структуру населения, обеспечивают более глубокое понимание динамики и контроля инфекционных заболеваний. Однако в эпидемиологии остаются много нерешенных вопросов, возникающих из-за неоднородности населения. Для ответа на эти вопросы необходимо построение более реалистичных моделей населения.
Оригинал статьи: [Geard, Nicholas, McCaw, James M, Dorin, Alan, Korb, Kevin B and McVernon, Jodie (2013) ‘Synthetic Population Dynamics: A Model of Household Demography’ Journal of Artificial Societies and Social Simulation 16 (1) 8].
← Все материалы дайджеста