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@gx3n-inue(Nobuyuki Inoue)

ウイルス感染の簡易シミュレーション

Last updated at Posted at 2020-04-10

はじめに

March 14, 2020 のワシントンポスト紙に、以下のような記事が掲載されました。

日本語版は、下記にあります。

ボール同士の接触という簡単な原理を使って、
ウイルスの感染者数がどのように増えて、そして減少していくのかを紹介した記事で、
とても理解しやすかったかと思います。

ちなみに、Python(JupyterLab)で再現されている方もいらっしゃいます。

自分でも作ってみた

ちなみに、私の方ですが、、、、

いろいろとパラメータを操作して自分でもシミュレーションしてみたかったので、
処理が軽く済むように、ボールが衝突した際の跳ね返りは無視してボールの重なり合いを感染とみなすようにして、

Python版(モジュールpygameを使用)とHTML&JavaScript版を作ってみました。

どちらも基本的には同じ処理ですが、描画の仕組みの違いもあり、
Python版よりも、Webブラウザ上で動作するJavaScript版の方がかなり高速になっています。

乱数を使ってボールの初期位置や移動量を決めていますので、実行結果は毎回変わります。
最初に感染しているボールは、すべてのボールの中で一番左側に配置されているボールが１つだけ選ばれます。

デフォルトのパラメータ（ボール数300）であれば、
Python版は10～15秒程度、JavaScript版が5～10秒程度で収束します。

すべてのボールの１回の移動と描画をターンと呼ぶことにし、

  • 画面の大きさ（幅、高さ）
  • ボール数
  • ボールの半径
  • 表示ウェイト
  • 回復までに必要なターン数
  • 回復までのターン数
  • 部屋を遮る壁(bar)の有無と大きさ（幅、高さ）
  • 動かないで停止しているボールの比率

などを自由に指定できるようにしています。

実行中は、

  • 未感染のボール・・・青色
  • 感染中のボール・・・赤色
  • 回復したボール・・・緑色

で表示しており、画面下部には、
感染中のボールの数と、回復したボールの数の推移を表すグラフが、
リアルタイムで表示されます。

ゆっくりと動きを見たいときは、表示ウェイトを増やしてみると良いでしょう。

同じ条件でも毎回異なる結果になりますので、
何度も実行を繰り返し、描かれるチャートの出現比率などを調べても面白いかもしれません。

Demo

HTML&JavaScript版は、下記のURLにも配置しており、どなたでも実行できます。
いろいろとパラメータを変えて、遊んでみると良いでしょう。
（スマホからでも実行できます。）

ScreenShot.png

2020/04/25追記

IHASHI28 教育系ch. さんの動画でも、シミュレーション結果例が紹介されました。

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