近日，暨南大學(xué)理工學(xué)院副教授張希昀團(tuán)隊(duì)與以色列巴伊蘭大學(xué)教授Barzel 、意大利復(fù)雜系統(tǒng)研究所教授Boccaletti合作，研究提出了隨機(jī)演化作用下，流行病傳播動(dòng)力學(xué)的理論新框架。相關(guān)研究發(fā)表于《自然—通訊》。張希昀為該論文第一作者兼通訊作者。Barzel、Boccaletti，以及浙江工業(yè)大學(xué)副教授阮中遠(yuǎn)、江蘇大學(xué)教授鄭木華和華東師范大學(xué)副教授周杰為論文的合作者。

　　流行病爆發(fā)是人類(lèi)面臨的巨大挑戰(zhàn)之一，構(gòu)建完善的流行病傳播動(dòng)力學(xué)理論具有重要意義，而如何耦合病原體在患者體外的傳播和在患者體內(nèi)的演化這兩個(gè)不同時(shí)空尺度的動(dòng)力學(xué)過(guò)程，是其中的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。

　　該研究通過(guò)將體內(nèi)演化過(guò)程簡(jiǎn)化為病原體在適應(yīng)性空間中的隨機(jī)行走，提出了一個(gè)流行病傳播動(dòng)力學(xué)新模型。通過(guò)對(duì)模型中兩個(gè)關(guān)鍵動(dòng)力學(xué)過(guò)程的時(shí)間尺度分析，研究人員發(fā)現(xiàn)適中的變異速率會(huì)擴(kuò)大疾病爆發(fā)相的范圍，而過(guò)慢和過(guò)快的變異速率則不利于疾病的傳播。通過(guò)對(duì)有限系統(tǒng)尺度的討論，該研究還討論了感染人數(shù)對(duì)疾病爆發(fā)相范圍的影響，以及疾病爆發(fā)的相變過(guò)程如何在連續(xù)和非連續(xù)相變間轉(zhuǎn)換。

　　該研究工作將通常被分開(kāi)考慮的兩個(gè)動(dòng)力學(xué)過(guò)程耦合，同時(shí)又將問(wèn)題簡(jiǎn)化并可以解析。該理論框架可以被進(jìn)一步推廣，成為討論更復(fù)雜情況下流行病爆發(fā)現(xiàn)象的基礎(chǔ)。同時(shí)，該模型也展示了復(fù)雜系統(tǒng)中非平穩(wěn)動(dòng)力學(xué)的豐富現(xiàn)象，以及系統(tǒng)空間尺度和動(dòng)力學(xué)時(shí)間尺度對(duì)相變過(guò)程的影響。

　　上述研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金、廣州市科技計(jì)劃、中央高校基本業(yè)務(wù)經(jīng)費(fèi)的資助。