Детали реализации
Реализация модели выполнена в инструментальной среде MicrosoftVisualStudio2012 с использованием языкаC#. Ниже приведем скриншот главного окна программы:
Рис. 2 Скриншот главного окна программы
Для отрисовки графиков в данной работе используется свободно распространяемый компонент ZedGraph.
В качестве примера с реальными данными мной была выбрана эпидемия чумы в городе Эйам. В город, население которого составляло 254 человека, прибыла повозка с семью больными людьми. Историкам удалось найти дневник доктора, в котором довольно подробно описан ход эпидемии.
Рис. 3 Скриншот окна, на котором отображены результаты моделирования с использованием реальных данных
Как можно видеть на приведенном скриншоте, модель успешно справилась с задачей моделирования на основе реальных данных.
Единственное требование, которое данная программа имеет – это наличие установленного Microsoft.NETFramework версии не ниже 2.0 (в современных системах семействаWindowsпо умолчанию установленFrameworkверсии 4.0, так что и это требование можно считать несущественным).
Также в программе есть модуль с обучающей системой и тестовыми заданиями. Реализация этих пунктов является относительно стандартной. В примере из обучающей системы предлагается проанализировать, каким ситуациям соответствуют какие значения параметров, а в задаче предлагается, самостоятельно изменяя значения параметров, победить эпидемию. Вопросы теста можно редактировать, открыв в блокноте файл “questions.qst”. Приведем ряд скриншотов:
Рис. 3 Скриншот окна с примером
Рис. 4 Скриншот окна с задачей
Рис. 5 Скриншот окна с вопросом теста.
Кроме этого, была сделана попытка моделировать помимо эпидемий человеческих заболеваний эпидемии компьютерного вируса. Решение данной задачи практически не отличается от решения задачи моделирования человеческих эпидемий. К сожалению, не удалось проверить модель на реальных данных, поскольку зачастую детальная информация о той или иной атаке, а в особенности, о ее динамике, тщательно охраняется компаниями, работающими в сфере информационной безопасности.
Рис. 6 Скриншот окна, на котором изображено моделирование эпидемии компьютерного вируса
Выводы
В данной работе рассмотрена одна из моделей эпидемиологического процесса – SIR-модель. Модель реализована на языке высокого уровня, реализация содержит все необходимые части – обучающую, реальный пример и тестовые вопросы.
Заключение
Сегодня мир оказался в положении, когда «старые» и «новые» инфекционные заболевания имеют высокий потенциал к бесконтрольному распространению и, причем, с беспрецедентно высокой скоростью. Урбанизация, нарастающее ухудшение социально-экологических и санитарно-гигиенических условий жизни сотен миллионов людей в развивающихся и развитых странах мира, все возрастающие миграционные потоки и процессы глобализации экономики способствуют быстрому распространению инфекционных заболеваний. Как это ни парадоксально, но сегодня реальная угроза исходит от высоких биотехнологий - генной инженерии и молекулярной биологии. Дело в том, что модифицированные микроорганизмы могут стать первопричиной тяжелых эпидемий, например, в результате неконтролируемого их «выхода» из научных лабораторий и промышленных предприятий промышленно-развитых стран мира в результате техногенных аварий или природных катастроф.
На сегодняшний день от 10-ти до 15-ти особо опасных патогенов, попав в руки террористов, будут представлять смертельную угрозу для всего человечества. Очевидно, что эти новые аспекты современной эпидемиологии особо опасных инфекций ученым еще предстоит глубоко изучить и проанализировать, в том числе с помощью методов математического и компьютерного моделирования эпидемий.