耦合双病毒 SIS 模型的建模与分析
种群与进化
2024-07-12 v5 系统与控制
系统与控制
摘要
本文研究两种病毒(设为病毒1与病毒2)在群体中共存且未必互斥的情形,即一种病毒感染并不排除同时被另一种病毒感染的可能。我们从 4n 态马尔可夫链模型(其中 n 为群体中个体或子群体数量)出发,建立耦合双病毒易感-感染-易感(SIS)模型。我们给出了两种病毒最终均灭绝的充分条件,以及每种病毒的地方病平衡存在性、唯一性与渐近稳定的充分条件。我们建立了每种病毒局部指数收敛至边界平衡(即一种病毒持续、另一种灭绝)的一个充分条件与多个必要条件。在治愈率的温和假设下,我们证明不存在这样的共存平衡:对每个节点,仅被病毒1感染的非零比例、仅被病毒2感染的非零比例均存在,但无同时被病毒1与病毒2感染的比例。类似地,假设治愈率严格为正,则不存在这样的共存平衡:对每个节点,同时被病毒1与病毒2感染的非零比例存在,但仅被病毒1(或病毒2)感染的比例不存在。此外,我们给出了某些其他类型共存平衡存在的必要条件。我们表明,与竞争性双病毒模型不同,耦合双病毒模型并非单调的。最后,我们通过大量深入仿真说明了理论发现。
引用
@article{arxiv.2207.11414,
title = {Modeling and Analysis of a Coupled SIS Bi-Virus Model},
author = {Sebin Gracy and Philip E. Paré and Ji Liu and Henrik Sandberg and Carolyn L. Beck and Karl Henrik Johansson and Tamer Başar},
journal= {arXiv preprint arXiv:2207.11414},
year = {2024}
}