口罩在网络中缓解病毒传播的作用

由于其能阻止个体间呼吸道飞沫传播，口罩一直是抗击 COVID-19 的重要缓解策略。在这项工作中，我们对口罩佩戴的影响提供了全面的定量分析。为此，我们提出了一种新颖的基于智能体的网络病毒传播模型，其中智能体可能不戴口罩，或佩戴具有不同特性（如布质或外科）的若干类型口罩之一。我们推导了三个关键流行病学量的解析表达式：出现概率、流行病阈值和期望流行规模。特别地，我们展示了上述量如何依赖于接触网络的结构、病毒传播动态以及人群中不同类型口罩的分布。通过大量仿真，我们进而研究了人群中不同口罩分配的影响，以及口罩外向效率与内向效率之间的权衡。有趣的是，我们发现高外向效率、低内向效率的口罩在控制流行病早期阶段传播中最有用，而高内向效率、低外向效率的口罩在减小已大规模传播的规模中最有用。最后，我们研究了基于度的口罩分配是否比随机分配更能有效降低流行概率与流行规模。结果呼应了先前的发现：缓解策略应依据传播过程的阶段而不同，在流行出现前侧重于源头控制，出现后侧重于自我保护。