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P 4: Computational Epidemiology

Leitung:
Dirk Brockmann

Mitarbeiter

Prof. Dr. Dirk Brockmann
Benjamin Maier
Frank Schlosser
Annika Rose
Adrian Zachariae
David Hinrichs
Maria Kawnine
Susanne Gottwald
Olivia Jack
Clara Jongen
Katharina Ledebur
Angelique Burdinski

Arbeitsgruppe Prof. Brockmann an der Humboldt-Universität zu Berlin

http://rocs.hu-berlin.de

Forschungsschwerpunkte

Im Zentrum unserer Forschung steht die Modellierung der Ausbreitung und Dynamik von Infektionskrankheiten. Hierzu entwickeln wir mathematische Modelle, numerische Methoden und anwendungsorientierte Computersimulationen komplexer Ausbreitungsphänomene. In diesem Kontext versuchen wir die Dynamik von Infektionskrankheiten mit Hilfe von Methoden aus der Komplexitätstheorie, der Theorie komplexer Netzwerke, der Spieltheorie und der theoretischen Physik in einem transdisziplinären Ansatz besser zu verstehen und vorherzusagen.

Insbesondere entwickeln wir quantitative Modelle, die die globale Ausbreitung neuartiger Krankheitserreger, wie z.B. COVID-19, SARS oder Influenza A(H1N1) beschreiben und vorhersagen können. Hierzu ist es z.B. wichtig, den Zusammenhang zwischen Mobilitätsnetzwerken und der räumlicher Ausbreitung von Epidemien genau zu verstehen, ein zentrales Element unserer Forschung. Unsere Modelle zur globalen Ausbreitung berücksichtigen das gesamte, weltweite Flugverkehrsnetz, d.h. den Flugverkehr von etwa 3 Milliarden Passagieren pro Jahr zwischen mehr als 4.000 Flughäfen.

Neben Ausbreitungsvorhersagen beschäftigen wir uns mit der Dynamik von Infektionskrankheiten innerhalb von Populationen. In diesem Rahmen analysieren wir, wie soziale Kontakt-Netzwerk-Strukturen die Dynamik von Infektionskrankheiten beeinflussen und bestimmen. Unter Verwendung von spieltheoretischen Methoden analysieren wir auch den Einfluss von Entscheidungsprozessen, z.B. im Kontext von Impfprävention.

Die Projektgruppe Modellierung von Infektionskrankheiten ist Teil der Arbeitsgruppe Komplexe Biologische Systeme am Institut für Theoretische Biologie und am IRI Lebenswissenschaften der HU, die Prof. Brockmann leitet.

Stand: 21.07.2020

Ausgewählte Publikationen

  • Maier BF, Brockmann D (2020): Effective containment explains subexponential growth in recent confirmed COVID-19 cases in China.
    Science 368 (6492): 742-746. Epub Apr 8. doi: 10.1126/science.abb4557. mehr

  • Helbing D, Brockmann D et al. (2015): Saving human lives: what complexity science and information systems can contribute
    J. Stat. Physics 158 (3): 735-781. Epub 2014 Jun 6. doi: 10.1007/s10955-014-1024-9. mehr

  • Lemey P, Rambaut A, Bedford T, Faria N, Bielejec F, Baele G, Russell CA, Smith DJ, Pybus OG, Brockmann D et al. (2014): Unifying viral genetics and human transportation data to predict the global transmission dynamics of human influenza H3N2
    PLoS Pathog. 10 (2): e1003932. Epub Feb 20. doi: 10.1371/journal.ppat.1003932. mehr

  • Brockmann D, Helbing D (2013): The hidden geometry of complex, network-driven contagion phenomena
    Science 342 (6164): 1337-1342. Epub Dec 13. doi: 10.1126/science.1245200. mehr

  • Belik V, Geisel T, Brockmann D (2011): Natural human mobility patterns and spatial spread of infectious diseases
    Phys. Rev. X 1: 011001. doi: 10.1103/PhysRevX.1.011001. mehr

  • Thiemann C, Theis F, Grady D, Brune R, Brockmann D (2010): The Structure of Borders in a Small World
    PLoS ONE 5 (11): e15422. Epub Nov 18. doi: 10.1371/journal.pone.0015422. mehr

  • Brockmann D, Hufnagel L, Geisel T (2006): The scaling laws of human travel
    Nature 439: 462-465. Epub Jan 26. doi: 10.1038/nature04292. mehr

  • Hufnagel L, Brockmann D, Geisel T (2004): Forecast and control of epidemics in a globalized world
    PNAS 101 (42): 15124-15129. mehr

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