智策未来：复杂网络仿真重塑传染病预警范式

——重庆医科大学师生团队研发多智能体智能防控平台，以AI驱动千万级人口传播推演

近日，重庆医科大学公共卫生学院师生团队历时数年研发完成"智策未来—传染病多智能体智能预警与防控平台"。该系统面向超大城市人口高密度流动场景，融合复杂网络建模、蒙特卡罗高算力模拟与人工智能预测算法，将基于年龄结构的高维传染病动力学系统降维压缩为低维方程表达，在保持较高模拟精度的同时实现千万级节点快速响应，为疾控部门提供从风险感知、态势研判到策略推演的全链条决策支持。

（一）核心技术：从"经验判断"到"数字推演"

传统传染病预测长期依赖静态统计与专家经验，面对超大城市"学校—家庭—企业"交织的复杂社会网络，均匀混合假设下的经典模型难以还原真实传播路径。该团队基于复杂网络理论，引入小世界网络与无标度网络特性，利用数学图论方法刻画异质性接触网络约束，将疾病传播的跳跃式路径纳入计算框架。

在此基础上，团队搭载高并发蒙特卡罗模拟引擎，通过高频随机数推演捕捉微小变量引发的传播"蝴蝶效应"。为突破千万级人口高维系统的计算瓶颈，团队提出基于"有效平均接触加权期望值"的降维方法，将大规模年龄组构成的偏微分动力学系统压缩至低维方程表达。测试数据显示，该降维技术在典型城市级仿真场景下响应速度显著提升，计算开销较传统高维模型大幅下降，使千万级节点的复杂推演在普通算力环境下即可实现。

系统同时内嵌"数字孪生"回溯机制，可在任意干预节点截取传播状态并逆向推演，辅助还原早期聚集网络的感染链分布。此外，平台支持多种非药物干预策略的并发仿真，包括随机免疫、全员筛查、社交距离调控等，为防控策略提供可量化的"模拟沙盒"。

（二）从2021年至今：师生协同的研发脉络

项目组自2021年启动技术预研，师生团队依托重庆医科大学公共卫生学院"医工交叉"导师制研发团队，逐步完成从理论模型到工程系统的转化。早期聚焦于经典"仓室模型"在异质网络中的失效问题，持续拓展至多年龄组耦合、多病种竞争演化、信息—疫情协同传播等复杂场景。近年来，团队重点转向系统轻量化与基层适配，开发"一键式"操作界面与自动报告生成功能，降低区县级用户的使用门槛。

据公开文献统计，团队围绕复杂社会接触模式下的传染病动力学研究，已累计发表中科院一区（Q1）学术论文数十篇，总引用量超过数千次。代表性工作包括大都市多病种竞争演化模型与高阶多层网络协同传播机制研究，为平台的高维降维与多变量耦合提供了理论依据。知识产权方面，团队已完成多项发明专利的申请与布局，涵盖超图数字接触追踪、高阶网络演化博弈等核心技术；登记软件著作权数项，对虚拟仿真系统与多层网络传播引擎实施代码级保护。

（三）落地验证：从实验室到疾控一线

自2022年起，该平台陆续在西南地区多地疾控中心开展示范应用。系统曾在部分区县支撑突发公共卫生事件应急处置平台的测算工作，亦在部分地市参与流行病大数据监测与医疗资源配置优化。截至目前，平台已形成多项区县级疾控系统落地案例，联防服务覆盖人口规模达数百万级。

在实战应用中，师生团队深入一线疾控部门，参与重点传染病输入性风险评估与疫情数据分析，累计输出多份专题研判材料。平台对流感分年龄段感染模拟、跨区域输入风险研判等模块的常态化应用，推动部分区域防控模式由被动应对向主动研判转型。此外，团队已与多家区县疾控中心、医疗机构及企业达成部分意向合作。

（四）团队构成：多学科交叉的"医工融合"梯队

项目师生团队由多名跨专业成员组成，覆盖预防医学、应用统计学、临床医学、医学影像学、护理学等多个学科，形成算法研发、系统开发、数据分析与市场运营的职能分工。核心算法成员以第一或第二作者身份发表高水平论文，主持国家级大学生创新创业项目；系统开发成员负责虚拟仿真前端可视化与平台运维；数据分析成员承担试点数据采集与模型验证。

团队依托重庆医科大学公共卫生学院，在流行病传播建模、卫生政策、人工智能安全等领域专家指导下运行。近年来，团队成员在全国大学生统计建模大赛、数学建模竞赛等高水平赛事中获得省级一等奖等多项荣誉，部分核心成员已获得国内外知名高校深造资格。

（五）社会效益与未来规划

据行业研究机构数据，全球AI流行病学市场规模预计在未来数年内保持年均复合增长率超过28%的扩张态势。在此背景下，师生团队以"AI+虚拟仿真"双引擎切入公共卫生信息化赛道，瞄准"多点触发、智能感知"的政策需求，试图填补高端科研模型与基层防控工具之间的断层。

团队负责人透露，下一步将围绕联邦学习与隐私计算强化数据安全防护，同时拓展系统在医院门急诊风险筛查、院内感染预警等个体化场景的应用，探索"群体防控+个体诊疗"的双层服务模式。同时，团队已与多家区县疾控中心、医院及企业达成部分意向合同，将继续依托学校平台深化产学研联合培养，以项目为载体带动更多公共卫生复合型人才的成长。