Modeling spatial spread of epidemics using cellular automata

แบบจำลองการแพร่กระจายเชิงพื้นที่ของโรคระบาดโดยใช้เซลลูลาร์ออโตมาตา

Name: Antiga Prinyanilakul

ThaSH: DIFFERENTIAL EQUATIONS, PARTIAL.

ThaSH: CELLULAR AUTOMATA.

ThaSH: EPIDEMICS -- ANALYSIS -- MODELS AND MODELMAKING.

Abstract: The spatial spread of epidemics can be studied by partial differential equations (PDE), cellular automata (CA) or other methods. PDE models are suitable when the spread of the infection is through local interactions. CA models are suitable when the infection is spread either through local or non-local interactions. Non-local interactions occur, for example, if infected individuals can travel from one location to another. In this thesis, we consider models for two types of epidemics: susceptibleinfectious- recovered (SIR) and susceptible-infectious-susceptible (SIS). For SIR-type epidemics, we first summarize the properties of differential equation, discrete-time and cellular automata models. Then, we start from two different partial differential equation models and use a finite difference method to discretize the models. We then use the discretized models to create CA models. Given a PDE model, a cellular automata model can always be created by using finite differences to approximate the derivatives. We also examine CA models created directly for both SIR-type and SIStype epidemics. We develop Matlab computer programs to simulate the behavior of all models and use the programs to obtain results for selected parameter values. For SIR-type epidemics the qualitative behavior of solutions is similar for the PDE and CA models, although there are differences in detail. For the SIS-type models, the qualitative behavior of the solutions for the populations in individual cells of the CA is very sensitive to parameter values. However, the qualitative behavior of the populations in the complete CA lattice converges smoothly to equilibrium values.

Abstract: การแพร่กระจายของโรคระบาดเชิงพื้นที่อธิบายได้ด้วยสมการเชิงอนุพันธ์ย่อย เซลลูลาร์ออโต มาตา หรือด้วยระเบียบวิธีอื่นๆ แบบจำลองสมการเชิงอนุพันธ์ย่อยจะเหมาะสำหรับการ แพร่กระจายของโรคระบาดในท้องถิ่น แบบจำลองเซลลูลาร์ออโตมาตาจะเหมาะสำหรับการ แพร่กระจายของโรคระบาดทั้งในและนอกท้องถิ่น ในวิทยานิพนธ์นี้ แบบจำลองของโรคระบาดที่ นำมาศึกษาแบ่งออกเป็นสองแบบ คือ แบบจำลองประเภท susceptible-infectious-recovered (SIR) และแบบจำลองประเภท susceptible-infectious-susceptible (SIS) สำหรับแบบจำลอง ของโรคระบาดประเภท SIR เราได้ทำการศึกษาและสรุปสมบัติของแบบจำลองที่สร้างด้วยสมการ เชิงอนุพันธ์ สมการระบบเวลาไม่ต่อเนื่อง และเซลลูลาร์ออโตมาตา จากนั้นจึงทำการสร้าง แบบจำลองนี้ด้วยสมการเชิงอนุพันธ์ย่อย และใช้ระเบียบวิธีผลต่างอันตะแปลงเป็นเซลลูลาร์ออโต มาตา ในวิทยานิพนธ์นี้ เราได้สร้างแบบจำลองเซลลูลาร์ออโตมาตาสำหรับโรคระบาดทั้งสองชนิด และพัฒนาโปรแกรมคอมพิวเตอร์เพื่อจำลองพฤติกรรมการแพร่กระจายของโรคระบาด โดยการ เลือกค่าพารามิเตอร์ ผลลัพธ์ของพฤติกรรมเชิงคุณภาพสำหรับโรคระบาดประเภท SIR ที่ได้จาก แบบจำลองเซลลูลาร์ออโตมาตาและสมการเชิงอนุพันธ์ย่อยจะคล้ายกัน สำหรับพฤติกรรมเชิง คุณภาพของโรคระบาดประเภท SIS การเลือกค่าพารามิเตอร์จะมีผลกระทบต่อผลลัพธ์ อย่างไรก็ ตาม พฤติกรรมเชิงคุณภาพของประชากรในแบบจำลองเซลลูลาร์ออโตมาตาจะลู่เข้าสู่ค่าสมดุล

King Mongkut's University of Technology North Bangkok. Central Library

Address: Bangkok

Email: library@kmutnb.ac.th

Name: Moore Elvin J

Role: Thesis advisors

Email : ejm@kmutnb.ac.th

Name: Utomporn Phalavonk

Role: Thesis advisors

Email : upv@kmutnb.ac.th

Created: 2010

Modified: 2567-09-12

Issued: 2011-10-03

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

eng

DegreeName: Master of science

Level: Master's Degree

Descipline: Applied Mathematics

Grantor: King Mongkut's University of Technology North Bangkok

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	B15379772.pdf	1.28 MB	2	2025-07-04 09:44:40

ใช้เวลา

0.033153 วินาที