本书在阐述生物安全威胁的基础上，围绕如何从系统整体视角看待生物安全问题和管控生物危害，论述模拟评估作为一种多学科交叉方法在生物安全战略管理中的作用，介绍主要评估内容、评估方法、数据模型和计算模型构建的基本理论与一般过程，并重点针对四个主要应用方向的模型构建、模型校核与验证、国内外进展概况进行系统阐述，最后结合实际应用需求，提出了数据、算法、模型的主要集成应用模式，是国内生物安全模拟评估领域第一本集观点、理论、方法、应用于一体的专著。
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第一章 生物安全模拟评估概论 1
第一节 生物安全威胁概述 1
一、重大传染病 1
二、生物恐怖 4
三、生物事故 6
四、生物安全威胁的边界 8
第二节 未来生物安全威胁的深度不确定性 9
一、病原体变异 9
二、生物技术谬用 10
三、“X 疾病” 13
第三节 生物安全模拟评估的现实需求 14
一、生物安全战略评估 15
二、生物安全战略模拟实验 17
三、两类极端威胁情景模拟 19
第四节 生物安全模拟评估的主要内容 22
一、威胁评估 22
二、危害评估 27
三、能力评估 29
第五节 小结与展望 32
参考文献 32
第二章 生物安全复杂系统 35
第一节 生物安全系统观 35
一、传统思维 35
二、系统思维 37
第二节 生物安全系统的复杂性 39
一、威胁多样性 39
二、个体适应性 41
三、结构动态性 42
四、行为涌现性 43
第三节 生物安全系统的结构 44
一、层次结构 44
二、运行结构 50
三、级联效应 52
四、反馈机制 54
第四节 生物安全系统的管控 55
一、防御体系 55
二、防控战略 57
三、防控行动 58
四、防治力量 60
第五节 小结与展望 61
参考文献 61
第三章 生物安全模拟评估方法与模型 63
第一节 生物安全模拟评估方法 63
一、专家经验评估法 63
二、概率风险评估法 65
三、系统动力学模拟评估法 67
四、情景模拟实验法 70
五、模拟推演评估法 73
第二节 生物安全模拟评估模型 76
一、模型的定义 77
二、预测与评估 77
三、机制类模型与统计类模型 79
四、什么是好模型 80
第三节 模型构建的一般过程 81
一、模型概念化 82
二、专业模型体系 83
三、模型校核与验证 84
第四节 小结与展望 85
参考文献 86
第四章 本底环境模拟 88
第一节 本底环境大数据 88
一、地理气象数据 88
二、人口分布数据 89
三、人口移动数据 91
四、接触行为数据 93
五、大数据集成平台 94
第二节 人工社会模拟 95
一、人工社会概述 95
二、人工社会模型 96
三、模拟案例 109
第三节 人口迁徙模拟 112
一、不完备数据 112
二、基于移动大数据的迁徙建模 114
三、模拟案例 117
第四节 人口接触重构 119
一、社会接触推断 119
二、基于统计推断的接触建模 120
三、模拟案例 123
第五节 小结与展望 124
参考文献 125
第五章 传染病大流行模拟 127
第一节 传染病动力学模型 127
第二节 仓室传播动力学模型 130
一、简单种群模型 130
二、集合种群模型 132
三、人群状态扩展 134
四、干预措施与模型结构 138
五、模拟案例：COVID-19早期动力学重构 139
第三节 个体传播动力学模型 144
一、基于个体的疾病传播 144
二、虚拟社会接触网络 146
三、网络传播与并行计算 149
四、模拟案例：新型流感大流行情景模拟 151
第四节 自适应行为模拟 153
一、恐惧传播模型 154
二、健康信念模型 156
三、经济流行病模型 157
第五节 模型校核与验证 159
一、猜谜题的游戏 159
二、蒙特卡罗最大似然法 160
三、马尔可夫链蒙特卡罗法 160
四、滤波算法 161
五、模型表现评价 162
第六节 小结与展望 164
参考文献 165
第六章 生物气溶胶扩散模拟 169
第一节 大气扩散模型 169
第二节 微尺度扩散模拟 171
一、连续相湍流流场模拟 172
二、离散相生物粒子扩散模拟 176
第三节 中尺度扩散模拟 182
一、中尺度数值天气模式 182
二、拉格朗日粒子扩散模式 185
三、CALPUFF扩散模式系统 186
第四节 生物特征修正和剂量响应 188
一、生物气溶胶扩散特征 189
二、感染剂量响应模型 192
三、危害模拟流程 193
第五节 小结与展望 194
参考文献 195
第七章 危害效应评估模型 197
第一节 直接危害效应评估 197
一、生命损失 197
二、防治代价 200
三、生产力损失 202
四、模拟案例 203
第二节 综合经济损失评估 204
一、危害传导机制 204
二、投入产出模型 207
三、可计算一般均衡模型 208
第三节 干预效费评估 210
一、非药物干预措施效果评估 211
二、医学干预方案效果评估 213
三、干预效费分析 217
第四节 关键资源需求评估 218
一、评估原理 218
二、任务资源模型 219
三、模拟案例 222
第五节 评估结果的不确定性 226
一、不确定性来源 227
二、不确定性表征 228
三、不确定性分析 229
第六节 小结与展望 230
参考文献 231
第八章 综合集成与应用 233
第一节 综合集成需求 233
第二节 多元数据集成 235
一、本体与集成 235
二、本体概念设计 237
三、本体关系构建 241
四、本体模型实现 242
第三节 算法模型集成 244
一、集成框架 244
二、模拟引擎 245
三、模拟系统 247
第四节 应用集成 252
一、应用模式 252
二、模拟推演 255
三、推演案例 261
四、智能支撑 264
第五节 小结与展望 266
参考文献 267
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