In the context of the recent COVID-19 outbreak, quarantine has been used to "flatten the curve" and slow the spread of the disease. In this paper, we show that this is not the only benefit of quarantine for the mitigation of an SIR epidemic spreading on a graph. Indeed, human contact networks exhibit a powerlaw structure, which means immunizing nodes at random is extremely ineffective at slowing the epidemic, while immunizing high-degree nodes can efficiently guarantee herd immunity. We theoretically prove that if quarantines are declared at the right moment, high-degree nodes are disproportionately in the Removed state, which is a form of targeted immunization. Even if quarantines are declared too early, subsequent waves of infection spread slower than the first waves. This leads us to propose an opening and closing strategy aiming at immunizing the graph while infecting the minimum number of individuals, guaranteeing the population is now robust to future infections. To the best of our knowledge, this is the only strategy that guarantees herd immunity without requiring vaccines. We extensively verify our results on simulated and real-life networks.


翻译:在最近的COVID-19疫情爆发的背景下,检疫被用来“加速曲线”和减缓该疾病的传播。在本文中,我们表明,这并非隔离缓解SIR流行病在图表中传播的唯一好处。 事实上,人类接触网络展示了一种权力结构,这意味着随机对节点进行免疫对于减缓该流行病极为无效,而高度节点的免疫可以有效地保证其免疫。我们理论上证明,如果在正确的时间宣布检疫,则在已消除的状态中,高度节点是不成比例的,这是一种有针对性的免疫形式。即使隔离宣布得太早,随后的感染波比最初的波浪传播得慢。这导致我们提出一项开放和关闭战略,目的是在感染最低人数的同时给该图进行免疫,保证人口现在对未来的感染具有活力。据我们所知,这是唯一在不需要疫苗的情况下保证其免疫能力的唯一战略。我们广泛核查了我们在模拟和实际生命网络上的结果。

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