為了要充分的利用電腦建模去模擬各種社會現象如流行病或其他社會議題，必 須考慮到個體與個體之間的互動，社會科學家利用簡單的社會網路用來描述最基本的 人際關係，個體與個體之間的聯結就代表個體與個體之間存在某種關係。在網路模型 中每個個體用有固定數量的連結，連結到其他個體，有兩個方法可用來建立簡單社會 網路，第一種如圖 8(a)使用低維度的晶格來表示社會網路，每個節點都連向他附近的 其他節點，且連結數固定，稱為有序網路模型(regular network model)。第二種如圖 8(b) 為隨機網路(random network model)，強調模型中個體與個體之間的隨機連結機率，在 早期以網路作為流行病模擬或是其他社會議題探討的時候所使用的多半是強調其隨 機性的隨機網路模型。有序網路強調的是對區域性的描述，如個體與周圍個體之間的 關係，但是真實社會並非如同有序網路一般有整齊一致的脈絡，隨機網路強調的個體 與個體之間全然隨機的連結也無法表現出真實社會中具有區域性高群聚度的現象，所 以要如何才能表現出真實社會中社會性的原貌成為網路模型來研究流行病或其他社 會議題時的重要課題。而另一種網路如圖 8(c)，稱為小世界網路(small-world network model)則可以表現低分隔度極高群聚度等社會現象。
圖 8 簡單社會網路示意圖
2.3.1 小世界網路
自 1998 年 Watts 與 Strogatz[14] 將 Milgram 的 小 世 界 現 象 (Small-World Phenomenon)發揚光大後，小世界現象為研究社會性議題重要的方法。若關於社會網 路與社會中的個體對整個社會的影響都可以考慮這些社會議題的底層網路是否可以 用小世界效應來探討，它比原先的網路模型更能夠展現真實社會中社會現象的表現。
其兩個重要特性為真實社會中高群聚度及低分隔度的現象。高群聚度可視為真實社會 中出現的物以類聚關係，例如 A 認識 B 且 B 認識 C，則 A 認識 C 的機會就會比較大，
這樣在人與其區域周圍的鄰居之間，常因為三角聚合的現象而造成高群聚度的關係;
若社會中只有高群聚度現象的時候，遠距離的個體彼此間的分隔度也會很高。但因為 現代的社會中交通的便利和訊息溝通工具的發達，人在一天之內可同時出現在不同地 點或是散布訊息到各地，大大的拉近的人與人之間的距離，所以現代社會也兼具低分 隔度性質，彷彿此人一天之中同時在很多地方發表他的意見，大幅降低了人與人之間 溝通訊息的分隔度，我們以人際關係為例，早期的社會交通不發達，人與人之間的人 際關係多侷限在同一村落，與其他的村落便沒有交集，這樣的人際關係其群聚度非常 的高，分隔度也相對地很高。但現代的社會交通型態改變，現代人可以在一天之內出 現在不同的地點，比如說工作場合、家庭等等，若 A 與 B 是同事，B 與 C 為家人，
則 A 與 C 雖然距離很遠從未曾見過面，但他們的分隔度卻很低。所以交通便利，網 路訊息發達的社會型態使得疾病、訊息等議題原本區域性傳播的問題，藉著低分隔度 現象可由低接觸次數傳播開。
這些性質也可以運用在疾病的傳播上，高群聚度的特性可使疾病快速的在感染 者周圍地區蔓延，低分隔度的特性可使疾病快速的在整個社會中傳播開來。若將人視 為點，某種關係可視為邊，則人與人之間的關係則可形成一個網路，稱之為社會網路，
加入小世界現象而成小世界網路。本研究使用小世界網路來模擬疾病底層的社會網路 以強調疾病的傳播具有高群聚度及低分隔度等特(社會)性。
2.3.2 具分身點概念的細胞自動機(Cellular Automata with Mirror Identity Model CAMIM)
2004 年 Chung-Yuan Huang 等[3]提出了社會分身點的概念來進行疾病的模擬，
其模型利用了人工智慧中的細胞自動機的想法，加上分身點的概念(Cellular automata with mirror identity model CAMIM)來表現個體的移動，以下介紹細胞自動機與社會分 身點概念。
2.3.2.1 細胞自動機(Cellular automata)
二維細胞自動機底層架構為一個具有空間性，且可以表現出個體差異的的二維 晶格，我們可以輕易的在晶格上定義個體的性質與鄰居之間的關係，且每個晶格都具 有自己獨立的狀態，使我們可以將傳染病中的個體具有潛伏期、發病期及康復期不同 的狀態記錄在上面。由於細胞自動機注重的是由片段晶格的互動而造成整體現象的浮 現，這樣的特性跟許多社會議題類似，所以在進行社會模擬時常利用細胞自動機來作 為模擬的平台。
A
B
圖 9 CAMIM 示意圖(Huang ,2004)
2.3.2.2 社會分身點概念
2004 年 Chung-Yuan Huang 等[3]提出了社會分身點的概念來進行疾病(SARS)的 模擬，其方法是將人工智慧中的細胞自動機加上分身點概念(Cellular automata with mirror identity model CAMIM)，來表現個體的活動與人際關係。CAMIM 定義了每一 個個體與其分身點之間的關係，以及其分身點如何呈現小世界特性。其想法是利用二 維細胞自動機為底層架構，產生一個具有空間性又可展現異質性的二維晶格，每晶格 代表個體的某ㄧ分身點並儲存個體的狀態，在引入分身點概念後，可在細胞自動機上 呈現小世界的特性，將個體與分身點的關係分為上下兩層，上層為代表個體的抽象 層，底層是實體的模型層面，如圖 9。
上層為代表個體的抽象層，利用多代理人系統(Multi Agent- based system)來表 現，個體可具有數個分身點，但在本層個體的身分唯一，由上層可看出個體與分身點 之間的從屬關係，但上層並不具有地域的概念，如上頁圖中 9 的 A 與 B 雖然在上層 看似距離很遙遠，但卻因為底層的分身點靠近而實際上距離很近，有可能具鄰居或是 同事等關係。
底層是實體的模型層面，每個分身點分別紀錄於二維細胞自動機上的一個晶格 中，底層的特性就是具有區域性，距離愈相近的晶格，其個體在日常的接觸上也越接，
可將他們的關係視為鄰居、同學或工作夥伴，展現出小世界網路中的高群聚度的特 性。個體可以擁有多個分身點，如此可表現出個體具有每天在多個定點移動的特色，
例如：住家、工作場所及餐廳等地，這些分身點可視為小世界網路中的長連結，這些 個體長距離的移動，縮短了個體與個體之間的距離而表現出小世界網路中的低分隔度 的特性。
加上分身點概念的細胞自動機具有區域群聚性且可以表達出個體的移動行為，
所以在我們的模型中採取分身點的概念，表現模型中個體每天固定的移動。本模型中 的個體，將以多代理人系統(Multi Agent- based system)加上分身點概念來表達，以符
合小世界網路的特性。
3.模型架構
本論文將以登革熱為例建立病媒性疾病模型，我們可以將整個模型視為一個世 界，在這個世界中存在著許多人類個體與病媒族群，我們以程式語言來撰寫整個模 型，當設定好初始狀態後，模型便依照我們所建立的規則來運作，人類個體及病媒族 群可以在這模型中表現出移動、接觸等現象，而這些現象對世界造成的影響就成為模 擬的結果。所以我們以表示一個世界的方式將模型分為四層，分別為：地理層、個體 層、病媒層及個體的染病進程，個體層與病媒層間具有連結。地理層為模型的底層用 來表示真實世界中的地理區域，我們使用二維晶格來呈現這樣格與格相鄰的空間概 念，在二維晶格中每一格中可容納一群個體之集合及一病媒族群，有如真實世界中個 體與病媒蚊存在同樣空間一般。地理層之上為個體層，用來表示人類個體，我們採用 多代理人系統加上社會分身點概念，使個體與個體之間的關係具有小世界特性可充分 表現代社會高群聚度與低分隔度的特質。以多代理人表示的個體具有唯一性，每個體 的健康狀況也不一，所以在個體層上我們建立個體的染病進程，將SEIR模型中SEIR (Susceptible、Exposed、Infected、Removed) 代表的四個特性以四個階段來表示個體 的健康狀況。病媒性疾病中影響流行的重要因素病媒我們以病媒層代表，採用倉室模 型(Compartment Model)來代表其族群大小及染病數量。個體層與病媒層間具有連結來 表示病媒蚊與人類個體之間的接觸(叮咬動作)。其架構如圖 10 所示，以下將依序介 紹。