Karel Kaurila ja Timo Toukkari

4:e plats, nationella kategorin

Modellering av spridningen av en epidemi med hjälp av en agentbaserad modell

Hela arbete

Karel Kaurila och Timo Toukkari, som bägge är 18 år och studerar vid gymnasiet Tietotien lukio i Valkeakoski, hörde sin lärare tala om agentbaserade modeller i skolan. De blev intresserade av ämnet och beslöt sig för att göra ett tävlingsarbete till Viksu.

”Epidemier har varit aktuella de senaste åren. Vi var också intresserade av att bygga en modell och analysera de resultat som fås med hjälp av den. Vi byggde en agentbaserad modell med hjälp av programmering och programmeringsspråket C++. Agentbaserade modeller är en effektiv lösning då man modellerar en situation där individens beteende beaktas. I en agentbaserad modell ser användaren hur situationen utvecklas och kan också själv anpassa parametrarna.”

Karel och Timo har i sin modell skapat ett litet miniatyrsamhälle där människorna är programmerade som agenter. Agenterna bor hemma, jobbar eller går i skola och en del av dem går till hälsovårdscentralen och får vaccin. Vissa agenter studerar dessutom på en internatskola som motsvarar Karels och Timos skola, Päivölän opisto.

I Karels och Timos modell har en del av agenterna blivit smittade och kan smitta ner de övriga agenterna. De smittade agenter som uppvisar symptom stannar hemma medan de är sjuka. Med hjälp av denna uppställning undersökte Karel och Timo även i vilken grad vaccin inverkar på sjukdomens spridning. De jämförde en vaccinering av eleverna på internatskolan med att man vaccinerar motsvarande antal andra agenter. Karel och Timo försökte också hitta den kritiska massan som behöver vaccineras, dvs. klargöra ifall en ökning av antalet vaccinerade i något skede inverkar på sjukdomens spridning.

Karel och Timo noterade att vaccinering av eleverna på internatskolan kraftigt minskade antalet insjuknande. I deras modell ledde en vaccinering av eleverna på internatskolan till att ca 7,3 % färre smittades jämfört med om man vaccinerar andra agenter. De märkte också att nyttan med vaccinet minskar när man vaccinerat tillräckligt många agenter. I modellen är detta antal ca sexhundra av tusen, dvs. 60 %. Modellens användare kan enkelt ändra modellens parametrar och därför lämpar den sig väl även för senare undersökningar.

Karel och Timo handleddes i arbetet av sina lärare Merikki och Esa Lappi.

Enligt utvärderarna erbjuder Karels och Timos hälsovetenskapligt inriktade arbete en möjlighet att granska ett aktuellt ämne. Skribenterna har erhållit intressanta resultat, i synnerhet gällande valet av vilka och hur många personer som bör vaccineras och hur detta inverkar på spridningen av en pandemi. Ämnesvalet är modigt – att skriva ett fungerande simuleringsprogram är ett ”antingen eller"-projekt: en helhet som också lämnar utrymme för ett eventuellt misslyckande. Läsaren kan enkelt bilda sig en uppfattning om varför det lönar sig att göra en sådan modellering: förutom fördelarna med den beskrivs även simulationens nackdelar. Karel och Timo har kritiskt behandlat pålitligheten hos sina resultat, och de förefaller ha en realistisk bild av simulationens tillämpningsmöjligheter. Utvecklandet av simuleringsprogrammet visar att skribenterna har förmåga till kritiskt tänkande, kreativitet och modet att ta sig an en utmaning och slutföra den. Karel och Timo visar i sitt arbete prov på en utmärkt förmåga till självständigt vetenskapligt tänkande.

Karel spelar gitarr som hobby och Timo går på gym.