확률적 확산모형을 이용한 외래종과 전염성 질병의 최적제어에 관한 연구

Study on Optimal Control of Stochastic Invasive Species and Infectious Disease

경제환경의 글로벌화로 인해 외래종의 유입에 대한 관심이 증가하고 있다. 외래종은 동식물 개체 내지 미생물 수준에서 토착환경에 유입되어 침입종으로서의 유해한 영향을 미칠 수 있다. 본 논문은 확률적 확산과정을 이용하여 외래질병의 팬데믹 확률을 최소화하기 위한 최적제어 모형을 제시하며, 사회적 비용최소화 모형과 비교하였다. 실험적인 수치해석의 사례로 최근의 H1N1을 데이터를 이용하여 최적수준에 대한 비교정태 분석결과를 소개한다. 외래질병의 증가율이 높은 초기 시점부터 완전제어노력을 기울이는 것이 바람직하며, 사회적 비용을 최소화하는 접근방식보다는 보다 적극적인 초동대응 노력이 필요한 것으로 나타났다.

The problem of invasive species has been recently emerged as one of complicated issues due to increasing globalisation and its consequence of species immigrations. Since in most cases of invasive species it is less likely to fully eradicate them through human efforts, it is often interested in reducing the possibility of ecological disaster caused by the invasive species. This paper provides an optimal control model to minimize such possibility while allowing the stochastic nature of biological growth of the invasive species. Conditions under which the partial eradication effort is optimal are derived. Simple numerical illustration is provided using H1N1 data which is categorized as an invasive disease in microorganism level.