当今高密度、大流量的交通运输系统，尤其是占据主导地位的航空交通系统，使得一场地区性流行病愈加可能演变为全球大流行。除了保持社交距离和佩戴口罩，限制人员流动（如限制交通流量和封城）是一项必要的防疫措施。考虑到防疫措施相应的社会经济成本，关于限制交通流量和封城的决策可建模为组合最优化问题。本文提出了疫情初期削减交通流量及封城问题（TLQP: Early-stage Transportation Lock-down and Quarantine Problem），由此帮助决策者制定理论上最优的防疫策略。该决策建议框架以SEIR传染病模型及航空交通网络为载体，考量削减国际交通流量、削减国内交通流量及限制地区内部人口流动（即封城）这三类措施的防疫效果及相应的社会经济成本，由此求解出理论上最优的防疫策略（即防疫措施的组合）。鉴于此组合最优化问题的高复杂度，文章提出了一种高效且可靠的启发式算法（TLQP-H），以疫情传播有效距离（Effective Distance Path）和CELF算法（Cost-Effective Lazy Forward Algorithm）为基础。文章最后聚焦德国在2020年疫情的发展情况，分析德国在面对第一波及第二波全球疫情时理论上最优的防疫策略，为决策者提供有指导意义的防疫建议。
图1 疫情传播网络示意图及各节点的SEIR模型。该网络中，管理单元β 施加了两项防疫措施：削减90%的β1-α0的流量以及削减90%的β1的内部流量
图2 疫情传播网络的有效距离树，节点间的链接宽度与流量呈正比，而长度（即有效距离）与流量呈负相关。
图3 TLQP-H模型模拟得出的在全球第一波疫情冲击下德国的理论最优防疫策略。图中的节点为以主要机场为中心的区域。图（A）中，“x”代表该节点施加了限制内部流量的措施，其他节点的大小与区域内人口数量成正比；图（B）、（C）中，显示的链接分别为未受限制的国内交通和国际交通，节点的大小代表了节点度。
国际通用工程学院/国际交叉科学研究院孙小倩副教授是论文的唯一通讯作者，她先后入选北航“卓越百人”和“青年拔尖”人才计划，德国亚琛工业大学冯卡门 Fellow，德累斯顿工业大学 Fellow，研究方向主要包括航空交通网络、多模式综合交通系统、大规模系统智能优化算法等。论文的第一作者是我校国际通用工程学院/国际交叉科学研究院大二本科生丁屹达，论文的合作者为北航电子信息工程学院Sebastian Wandelt教授。该项研究得到了国家自然科学基金的支持。
全文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0968090X21002321
（审核：文东升）
编辑：贾爱平
