數學模型在傳染病研究中發揮著重要作用。最早在 18 世紀初,天花肆虐歐洲時,數學家丹尼爾·伯努利就嘗試用數學描述天花的傳播及接種功效,他將人群分為感染者與未感染者,考慮年齡因素建立數學方程。100 多年后的 20 世紀初,蘇格蘭軍醫麥肯德里克和生物化學家威廉·克馬克合作,對鼠疫數據進行分析,提出了數理流行病學中具有里程碑意義的 SIR 模型。SIR 模型中,S 代表易感者,I 代表感染者,R 代表移除者(可能痊愈或因病死亡),樣本人數不變,即易感者、感染者和移除者人數之和假定不變。傳染病數學模型按照傳染病類型可劃分為 SI、SIR、SIRS、SEIR 等,根據傳播速度、空間范圍、傳播途徑、動力學機理等因素,還可分為常微分方程、偏微分方程、差分方程等多種方程模型。
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