[论文解读] Propagation of epidemics in a polarized society: impact of clustering among unvaccinated individuals

Ixandra Achitouv|arXiv (Cornell University)|Jun 1, 2022

Opinion Dynamics and Social Influence被引用 5

一句话总结

本研究通过多类型网络的基于代理的模拟表明，由于社会极化导致未接种疫苗个体的聚集显著加剧了COVID-19流行病动力学。与均匀的疫苗分发相比，聚集使有效基本再生数提高33%，使感染峰值增加157%，并使最终攻击率提高30%，即使在80%的疫苗覆盖率和80%的疫苗效力下也是如此。

ABSTRACT

Polarization of opinions about vaccination can have a negative impact on pandemic control. In this work we quantify this negative impact for the transmission of COVID-19, using an agent based simulation in an heterogeneous population with multi-type networks, representing different types of social interactions. We show that the clustering of unvaccinated individuals, associated with polarization of opinion, can lead to significant differences in the evolution of the pandemic compared to deterministic model predictions. Under our realistic baseline scenario these differences are a 33pc increase of the effective reproduction number, a 157pc increase of infections at the peak and a 30pc increase in the final cumulative attack rate.

研究动机与目标

• 探讨社会极化及未接种疫苗个体的聚集如何影响COVID-19等传染病的传播。
• 量化疫苗分发模式（聚集型与均匀型）对异质人群中流行病动力学的影响。
• 评估假设疫苗均匀分发的确定性模型是否能准确预测极化社会中的流行病结果。
• 评估未接种疫苗个体之间的聚集如何放大传播风险并降低群体免疫阈值。

提出的方法

• 基于代理的模型模拟了由年龄（儿童、青少年、成年人、老年人）和社会网络构成的10万人人口群体。
• 模拟了三种类型的互动网络：家庭网络、工作/学校网络（Watts-Strogatz小世界网络）以及使用负二项分布捕捉超级传播事件的日常偶然接触。
• 通过基于病毒载量、年龄、症状状态和网络类型的时变概率建模感染传播，参数源自Open ABM Covid19和CoMix调查数据。
• 疫苗接种在各年龄组中均匀实施，覆盖率80%，对感染的保护效力为80%，对传播的保护效力为50%。
• 通过聚类参数r控制隔离水平，比较未接种疫苗个体存在或不存在聚集的场景。
• 每个场景运行100次模拟，以估计中位流行病轨迹和不确定性区间。

实验结果

研究问题

• RQ1 由于社会极化导致未接种疫苗个体聚集，与均匀疫苗分发相比，其对有效基本再生数的影响如何？
• RQ2 在固定疫苗覆盖率下，聚集在多大程度上增加了感染峰值和最终累计攻击率？
• RQ3 当R₀较低或疫苗效力较高时，聚集如何影响实现群体免疫的阈值？
• RQ4 当未接种疫苗个体聚集或分散时，其流行病动力学有何具体差异？
• RQ5 当存在社会极化和聚集时，标准确定性模型能否准确预测流行病结果？

主要发现

• 与均匀分布相比，未接种疫苗个体的聚集使有效基本再生数（R_eff）提高33%，在基线情景下从1.2上升至1.6。
• 在聚集情景中，每日感染峰值比非聚集情景高出157%（聚集情景为770例感染，非聚集情景为300例感染）。
• 在聚集情景中，最终累计攻击率比非聚集情景提高30%（聚集情景为30%，非聚集情景为23%）。
• 仅在未接种疫苗个体中，聚集情景下的感染峰值比非聚集情景高出221%（聚集情景为436例感染，非聚集情景为136例感染）。
• 在聚集情景中，未接种疫苗个体的最终攻击率为15.8%，而非聚集情景中为10.2%，表明聚集群体的易感性显著提高。
• 当R₀ = 3、覆盖率90%或疫苗效力100%时，若未接种疫苗个体聚集，则无法实现群体免疫，而在非聚集情景中可实现群体免疫。