© 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. |
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].