Propagación de epidemias y estrategias de mitigación en redes mulicapas

C. BUONO; L. G. ALVAREZ ZUZECK; P. A. MACRI; L. A. BRAUNSTEIN

Bahia Blanca

Congreso; Trefemac 2014, XII Congreso de Física Estadística y Aplicaciones a la Materia Condensada; 2014

En varias redes complejas del mundo real, los individuos tienen muchos tipos de interacciones con otros individuos del sistema. Por ejemplo, la gente en la sociedad tiene relaciones de amistad, familia, relaciones profesionales, etc. Si se introduce esta característica en el estudio de algunos sistemas complejos, se encuentra un factor estructural no trivial del mismo, la multiplicidad. Esto sugiere que el marco de la red monolítica sería generalmente insuficiente para una comprensión más profunda de los sistemas complejos y por lo tanto, en ciertos casos, es necesario tener en cuenta un marco de estructura en capas. Recientemente, la comunidad científica ha puesto mucha atención a esta estructura en capas de las redes complejas, mediante el estudio de las llamadas redes multicapas, donde los nodos interactúan en diferentes capas con diferentes tipos de contactos. En nuestro trabajo usamos una red multicapa parcialmente solapada donde sólo una fracción q de los individuos son compartidos por las capas. La comprensión de cómo este tipo de estructuras en capas afectan a los procesos de propagación en una sociedad, tal como la propagacion de enfermedades, es crucial para el desarrollo de estrategias de mitigación. En este trabajo, exploramos la propagación de epidemias en redes multicapas parcialmente superpuestas y el efecto de la vacunación elegida sobre las mismas. Encontramos teóricamente la dependencia del umbral epidémico en la fracción de nodos compartidos para un sistema compuesto por dos capas. Hallamos que al aumentar el solapamiento de las capas, hay una mayor propagación de la enfermedad, y en el límite de solapamiento pequeño, el umbral epidémico está dominado por la capa con distribución de grado más heterogéneo. Como estrategia de mitigación de la enfermedad, usamos la vacunación elegida sobre la capa mas heterogénea, es decir, vacunamos una fracción p de los nodos mas conectados en la capa más heterogénea y la capa restante es vacunada indirectamente, de manera aleatoria, a través de los nodos superpuestos. Analizamos teóricamente la efectividad de la estrategia en el sistema total, mediante la caracterización del umbral epidémico en la red inmunizada. Encontramos que existe una competencia entre los parámetros p y q para los cuales la vacunación es más efectiva. ___________________________________________________________________________________________