The recent COVID-19 pandemic has led to an increasing interest in the modeling and analysis of infectious diseases. The pandemic has made a significant impact on the way we behave and interact in our daily life. The past year has witnessed a strong interplay between human behaviors and epidemic spreading. In this paper, we propose an evolutionary game-theoretic framework to study the coupled evolutions of herd behaviors and epidemics. Our framework extends the classical degree-based mean-field epidemic model over complex networks by coupling it with the evolutionary game dynamics. The statistically equivalent individuals in a population choose their social activity intensities based on the fitness or the payoffs that depend on the state of the epidemics. Meanwhile, the spreading of the infectious disease over the complex network is reciprocally influenced by the players' social activities. We analyze the coupled dynamics by studying the stationary properties of the epidemic for a given herd behavior and the structural properties of the game for a given epidemic process. The decisions of the herd turn out to be strategic substitutes. We formulate an equivalent finite-player game and an equivalent network to represent the interactions among the finite populations. We develop structure-preserving approximation techniques to study time-dependent properties of the joint evolution of the behavioral and epidemic dynamics. The resemblance between the simulated coupled dynamics and the real COVID-19 statistics in the numerical experiments indicates the predictive power of our framework.


翻译:最近的COVID-19大流行导致人们对传染病的模型和分析越来越感兴趣。该流行病对我们日常生活中的行为和互动方式产生了重大影响。过去一年,人类行为和流行病蔓延之间有着强烈的相互作用。我们在本文件中提议了一个进化的游戏理论框架,以研究牧群行为和流行病同时演化的情况。我们的框架将传统的基于程度的中位流行病模式扩展至复杂的网络,将其与进化游戏动态结合起来。人口中具有统计等值的个人根据取决于流行病状况的适应性或回报选择其社会活动强度。与此同时,传染性疾病在复杂网络中的传播受到参与者社会活动的相互影响。我们通过研究该流行病的固定性特性来分析该流行病在特定流行病过程中的行为和游戏的结构性质。母体决定成为战略替代品。我们制定了一个等效的定额球员游戏和同等的网络,以代表数量有限的人口之间的相互作用。我们发展了结构-19联合预测性动态的模型和数字性动态的模型。我们发展了模型的模型和数字性动态的模型。

0
下载
关闭预览

相关内容

IFIP TC13 Conference on Human-Computer Interaction是人机交互领域的研究者和实践者展示其工作的重要平台。多年来,这些会议吸引了来自几个国家和文化的研究人员。官网链接:http://interact2019.org/
迁移学习简明教程,11页ppt
专知会员服务
106+阅读 · 2020年8月4日
神经常微分方程教程,50页ppt,A brief tutorial on Neural ODEs
专知会员服务
70+阅读 · 2020年8月2日
Fariz Darari简明《博弈论Game Theory》介绍,35页ppt
专知会员服务
106+阅读 · 2020年5月15日
因果图,Causal Graphs,52页ppt
专知会员服务
238+阅读 · 2020年4月19日
深度强化学习策略梯度教程,53页ppt
专知会员服务
176+阅读 · 2020年2月1日
开源书:PyTorch深度学习起步
专知会员服务
49+阅读 · 2019年10月11日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
168+阅读 · 2019年10月11日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
IEEE | DSC 2019诚邀稿件 (EI检索)
Call4Papers
10+阅读 · 2019年2月25日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
CCF B类期刊IPM专刊截稿信息1条
Call4Papers
3+阅读 · 2018年10月11日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
【今日新增】IEEE Trans.专刊截稿信息8条
Call4Papers
7+阅读 · 2017年6月29日
Arxiv
1+阅读 · 2021年8月13日
Arxiv
14+阅读 · 2020年12月17日
Arxiv
4+阅读 · 2018年1月15日
VIP会员
相关VIP内容
迁移学习简明教程,11页ppt
专知会员服务
106+阅读 · 2020年8月4日
神经常微分方程教程,50页ppt,A brief tutorial on Neural ODEs
专知会员服务
70+阅读 · 2020年8月2日
Fariz Darari简明《博弈论Game Theory》介绍,35页ppt
专知会员服务
106+阅读 · 2020年5月15日
因果图,Causal Graphs,52页ppt
专知会员服务
238+阅读 · 2020年4月19日
深度强化学习策略梯度教程,53页ppt
专知会员服务
176+阅读 · 2020年2月1日
开源书:PyTorch深度学习起步
专知会员服务
49+阅读 · 2019年10月11日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
168+阅读 · 2019年10月11日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
IEEE | DSC 2019诚邀稿件 (EI检索)
Call4Papers
10+阅读 · 2019年2月25日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
CCF B类期刊IPM专刊截稿信息1条
Call4Papers
3+阅读 · 2018年10月11日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
【今日新增】IEEE Trans.专刊截稿信息8条
Call4Papers
7+阅读 · 2017年6月29日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员