Diese Anwendung simuliert die Dynamik der Ausbreitung von Epidemien und Pandemien mithilfe eines interagierenden Partikelmodells.

Menschen werden durch Kugeln dargestellt, die miteinander interagieren und Krankheiten von einer Person auf eine andere übertragen können.

Es gibt sechs Zustände:

• Nicht infiziert
• Asymptomatisch
• Infiziert mit leichten Symptomen
• Infiziert mit schweren Symptomen
• Verstorben
• Genesen

Diese Anwendung simuliert die Dynamik der Ausbreitung von Infektionskrankheiten basierend auf einem Modell ähnlich dem SIR – Susceptible, Infected und Recovered.

Zunächst werden die Partikel mit zufälligen Positionen und Geschwindigkeiten initialisiert.

Die Anfangsbedingung ist:

• 1 Person ist infiziert, ohne Symptome (Patient Null).
• N-1 Personen sind nicht infiziert.

Jede Wechselwirkung zwischen Teilchen, die der Überlagerung zweier Kugeln entspricht, kann zur Übertragung von einer infizierten Person auf eine nicht infizierte Person führen.

Wenn eine Infektion auftritt, gibt es drei Fälle: infiziert ohne Symptome, mit leichten Symptomen und mit schweren Symptomen. Wir gehen davon aus, dass auch asymptomatische Personen die Krankheit übertragen können.

Bei Infizierten mit schweren Symptomen wird die Geschwindigkeit auf null reduziert, was einem Krankenhausaufenthalt entspricht.

Nach einer bestimmten Zeit erholen sich asymptomatische Personen und Infizierte mit leichten Symptomen. Sie werden gegen neue Ansteckungen immun.

Nach derselben Zeit können Infizierte mit schweren Symptomen sterben oder genesen und ebenfalls Immunität erwerben.

Modelle:

• Ideales Gas: Die Teilchen führen gleichförmige geradlinige Bewegungen aus.
• Zufallsbewegung: Die Teilchen führen Bewegungen aus, deren Richtung sich in jedem Moment probabilistisch ändert.

Randtypen:

• Geschlossen: Partikel kollidieren elastisch mit den vier Wänden. In diesem Fall hängt die Entwicklung der Epidemie stark von der Anfangsposition von Patient Null ab.
• Offen: Partikel, die sich in eine Richtung bewegen, treten am gegenüberliegenden Rand wieder ein. In diesem Fall ist die Entwicklung der Epidemie unabhängig von der Anfangsposition von Patient Null.

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