Luận văn Mô phỏng sự lan truyền bệnh trên cá da trơn

bệnh cho các cá thể cá do sự tiếp xúc trực tiếp giữa mầm bệnh với quần thể cá trong ao trong một bán kính cho phép gọi là không gian có thể lây nhiễm với một xác suất nhất ñịnh. Xác suất này ñược xác ñịnh qua các chuyên gia. Mầm bệnh cũng có thể chết ñi do ảnh hưởng của những thay ñổi bất lợi về môi trường và cũng có thể tăng thêm do ñiều kiện môi trường thuận lợi, do xác cá chết và mầm bệnh bị rơi ra từ các xác này. Tác tử cá tra - Vị trí - Màu - Tình trạng sức khỏe • Di chuyển/ chết • Lan truyền bệnh Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu Trang 50 - Tác tử thuốc (medicament): bình thường thì tác tử này có thể xem như là tác tử thức ăn tồn tại thường xuyên trong ao, nhưng khi dịch bệnh xảy ra, người nuôi dùng thuốc trộn vào thức ăn ñể chữa bệnh cho cá và lúc ñó ta xem thức ăn cũng là tác tử thuốc. Thuốc có thể làm cho cá giảm dần bệnh và ñi ñến hết bệnh. Thuốc cũng có thể diệt bớt mầm bệnh trong ao. 4.3.2 Mô hình lan truyền bệnh trong ao nuôi Hình 4.18: Mô hình lan truyền trong ao nuôi Cá Không gian có khả năng lây nhiễm Cửa thải nước ra Cửa lấy nước vào Sự tiếp xúc
Mầmbệnh Đất Tác tử thuốc - Vị trí - Màu • Trôi trong ao • Chữa bệnh cho cá • Diệt mầm bệnh Tác tử mầm bệnh - Vị trí - Màu • Di chuyển/ Chết/ sinh sản • Lan truyền bệnh cho cá Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu Trang 51 Hình 4.18 mô tả sự lan truyền bệnh trong ao nuôi. Cá khỏe khi tiếp xúc với cá bệnh hoặc mầm bệnh trong một bán kính hẹp (gọi là không gian có khả năng lây nhiễm) có thể sẽ bị lây bệnh. Các cá thể bị lây bệnh, lại tiếp xúc với các cá thể khác và tiếp tục lan truyền bệnh. Quá trình này diễn ra liên tục và ñược gọi là quá trình lan truyền bệnh trong ao. Trong mô hình này, chúng ta cũng có tham số ñầu vào (như là nhiệt ñộ, mật ñộ cá) và cũng có sự ước lượng một số giá trị ngưỡng như xác suất nhiễm bệnh của cá, xác suất chữa khỏi bệnh của thuốc,... ñể xác ñịnh việc chuyển trạng thái của các tác tử cá trong ao. Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu Trang 52 Chương 5: MÔ PHỎNG SỰ LAN TRUYỀN DỊCH BỆNH Việc chọn lọc dữ liệu, tiền xử lý dữ liệu và mô hình hóa các dữ liệu này ñã ñược thực hiện trong chương 4. Xây dựng một hệ thống với GAMA thực thi các mô hình ñã xây dựng ñể mô phỏng sự lan truyền của dịch bệnh là yêu cầu tiếp theo. 5.1 Giới thiệu gói mô phỏng lan truyền bệnh gan thận mủ trên cá tra Sơ ñồ tổng quát hệ thống mô phỏng lan truyền bệnh gan thận mủ trên cá tra (PWSIOsim – Simulation of the Propagation of White Spots on the Internal Organs) ñược biểu diễn trong hình 5.1. Hệ thống chia làm ba phần lớn: - Dữ liệu ñầu vào: Dữ liệu bản ñồ ñược chọn sử dụng, các ñiều kiện môi trường, mật ñộ cá, trạng thái con nước, tình trạng của các ao nuôi tại thời ñiểm mô phỏng, chế ñộ chăm sóc,... - Hệ thống mô phỏng: Đây là phần quan trọng của hệ thống, nó bao gồm hai mô hình lan truyền bệnh trên diện rộng và trên diện hẹp. - Hệ thống hiển thị kết quả trực quan: Bộ mô phỏng thực thi sẽ cho ra kết quả về tình hình lan truyền dịch bệnh, kết quả này có thể hỗ trợ người nuôi ra quyết ñịnh ñể có thể thay ñổi mật ñộ nuôi, thay ñổi chế ñộ chăm sóc,... Hình 5.1: Sơ ñồ hệ thống mô phỏng lan truyền bệnh PWSIOsim Lan truyền diện rộng Lan truyền diện hẹp Dữ liệu ñầu vào ra quyết ñịnh Hệ thống hiển thị kết quả trực quan Hỗ trợ Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu Trang 53 Dữ liệu ñầu vào: Có thể nhập trực tiếp chung cho trong hệ thống, hoặc ñặt trực tiếp trên từng ao nuôi cụ thể như hình 5.2. Hình 5.2: Form xác ñịnh trạng thái ao ban ñầu Để ñặt trạng thái cho từng ao trong hình 5.2 ta chỉ cần chọn ao và chọn trạng thái cho ao. Có hai cách ñể chọn ao: nhấp ñôi vào vị trí ao trên hình hoặc là chọn ao trong Combo Box "Pond Id", trong Combo Box này liệt danh sách tất cả các ao có trong hệ thống. Chọn trạng thái ao tại Combo Box "State", có 4 trạng thái ñể chọn: Normal or Recovered (không bệnh hoặc hết bệnh), Susceptible (nhạy cảm với bệnh), Infected (ao ñã bị nhiễm bệnh nhẹ), Serious infected (nhiễm bệnh nặng). Khi ñã chọn xong trạng thái khởi tạo cho các ao, người dùng nhấp vào nút lệnh "Export to XML file" ñể lưu trữ dữ liệu ban ñầu của các ao vào file Inputparameters.xml. File Inputparameters.xml sẽ ñược ñưa vào mô hình chính. Hệ thống mô phỏng ñược thể hiện trong Editor GAML trên hệ nền GAMA như hình 5.3. Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu Trang 54 Hình 5.3: Mô hình mô phỏng thể hiện trong GAML 5.2 Mô phỏng sự lan truyền dịch bệnh theo nguồn nước trên sông Để mô phỏng sự lan truyền bệnh theo dòng nước, các hành vi sau sẽ ñược thiết kế: Mô phỏng nước chảy trên sông, mô phỏng nước chảy từ sông vào ao nuôi và ngược lại, mô phỏng việc cập nhật các giá trị của toàn hệ thống. Sơ ñồ mô phỏng tổng quát ñược mô tả trong hình 5.2. Trong ñó:  Khởi tạo: Dựa vào các dữ liệu ñầu vào, xác ñịnh trạng thái của từng ao. Khởi tạo trạng thái ban ñầu cho ao nuôi và sông.  Nước ra vào ao: Hành vi lan truyền bệnh theo nguồn nước từ sông vào ao và ngược lại.  Lan truyền bệnh ao ↔ ao: Lan truyền bệnh do sự di chuyển của sinh vật ăn ñộng vật thủy sản.  Cập nhật giá trị cho hệ thống với các thao tác: Tính toán xác suất nhiễm bệnh của các ao, ñổi chu kỳ nước, ñổi hướng nước, xác ñịnh nhu cầu nước cho các ao, ñóng mở các cửa ao, ñổi hướng cửa ao.  Nước lan truyền trên sông: Đây là hành vi nước chảy trên sông. Nước sẽ chảy theo hướng ñã xác ñịnh tùy theo con nước lên hay xuống.  Thống kê tình hình lan truyền bệnh theo diện tích. Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu Trang 55 Hình 5.4: Lưu ñồ mô tả sự lan truyền bệnh trên diện rộng 5.2.1 Mô phỏng nước chảy trên sông Hình 5.5 trình bày lưu ñồ mô phỏng hành vi nước chảy trên sông theo các luật ñã thành lập. Sau 6 giờ nước sẽ ñổi con nước từ nước lớn thành nước ròng và ngược lại. Khi con nước ñổi hướng thì tất cả các tác tử nước sẽ ñổi hướng theo. Lưu giữ trạng thái hiện tại của sông và ao Cập nhật giá trị cho hệ thống Nước ra/ vào ao, lan truyền bệnh sông ↔ ao Đúng Thống kê tình hình lan truyền bệnh Ao mở cửa? Khởi tạo lan truyền bệnh ao ↔ ao Nước lan truyền trên sông Tiếp tục mô phỏng Sai Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu Trang 56 Hình 5.5: Cập nhật giá trị các tác tử nước khi nước chảy Gán giá trị thích hợp t1=0.25*p1 Đúng p1, p4 là nước? Ô nước p ở ñầu nguồn? Đúng Xác ñịnh lân cận p: p1→p7 t1=t2=t3=0, tính tỉ lệ truyền tl=E(t) p1, p6 là nước? t1=0.5*p1 Đúng t2=0.5*p2 Đúng p2, p4,p5 là nước? sai t2=1.0*p2 Đúng t3=0.25*p3 Đúng p3, p5 là nước? p3, p7 là nước? sai t3=0.5*p3 Đúng t2=0.75*p2 (p2: nước) và (p4 hoặc p5: nước)? p2: nước, p4, p5: không là nước? Đúng t3=1.0*p3 p3: nước, p5, p7: không là nước? Đúng sai p1: nước, p4, p6: không là nước? Đúng t1=1.0*p1 Cập nhật p theo t1, t2, t3 sai sai sai Ti ếp tụ c m ô ph ỏn g > Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu Trang 57 Để thay ñổi chu kỳ nước, và ñổi hướng nước ta xét như sau: <reflex name="waterReverse" when="(time > 0) and ((time mod waterPeriod) = 0)"> doi huong tung tac tu nuoc--> 5.2.2 Mô phỏng sự lan truyền bệnh từ sông vào ao nuôi và ngược lại Hình 5.6: Lưu ñồ mô tả sự lan truyền bệnh từ sông vào ao và ngược lại Khi cửa ao mở và ao có nhu cầu lấy nước vào thì nước sẽ ñược lấy từ sông vào ao, nước lấy từ sông sẽ mang theo các thông số của nước ñó vào trong ao, sẽ mang theo nguy cơ về dịch bệnh lan truyền từ sông vào ao. Ngược lại khi ao thải nước ra, ao lại mang nguy cơ bệnh truyền ra sông. Sự lan truyền từ ao ra sông làm cho sông Cập nhật giá trị cho hệ thống Nước vào ao, lan truyền bệnh sông → ao Cửa ao không mở Ao mở cửa? Nhu cầu nước Lấy nước Xả nước ao, lan truyền bệnh từ ao → sông Xả ra Cửa ao mở Nước lan truyền trên sông Ti ếp tụ c m ô ph ỏn g > Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu Trang 58 tăng mầm bệnh trên sông, và ñiều này lại tiếp tục gây hại cho các ao lấy nước vào cùng nguồn với các ao ñã bị bệnh. <set name="numBacterium" value="numBacterium_old + (propabEntry * myself.numBacterium_old)"/> Hành vi này ñược ñặt trong tác tử cửa ao. Mỗi tác tử cửa ao sẽ xác ñịnh ñược tác tử ao mà nó trực thuộc vì mỗi cửa ao chỉ thuộc về một ao (currentPond). Nếu cửa ao ñược mở, và có nhu cầu lấy nước vào (needOfWater=1) thì ta sẽ tiến hành cập nhật Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu Trang 59 lại lượng mầm bệnh (vi khuẩn) trong ao dựa vào giá trị nước tại cửa ao lấy vào. Cập nhật mực nước (waterLevel) trong ao, mỗi bước chạy 60 phút nên mỗi lần ta sẽ cho nước vào khoảng 0.01 (1%) nhu cầu lấy nước trong ao. Tiếp theo cập nhật nhu cầu nước của ao. Nếu ao ñã ñạt mực nước lớn nhất thì ta sẽ thay ñổi nhu cầu nước là không lấy nước vào. Nếu ao có hệ thống ao lắng thì số lượng vi khuẩn ñi vào sẽ giảm xuống, tối ña là 5% ((rnd 50)/1000). Quá trình thải nước từ ao ra sông cũng tương tự như quá trình lấy nước vào. Mỗi lần thải nước ra thì mực nước trong ao sẽ giảm xuống 1% giống như khi ñược lấy vào. Do tính chất phức tạp của ñiều kiện môi trường nước, cũng như tính chất ngẫu nhiên của một số ñiều kiện như tỉ lệ sinh của vi khuẩn, tỉ lệ vi khuẩn chết do ảnh hưởng môi trường, thời gian sống của vi khuẩn,... nên có một số giá trị ñược ước lượng ngẫu nhiên. Các giá trị này ñược cải tiến dần theo ý kiến chuyên gia ñể có sự phù hợp nhất. 5.2.3 Mô phỏng sự lan truyền bệnh từ ao sang ao Khi một ao nuôi bị bệnh, ao có xuất hiện cá chết, ao này gọi là ao nguồn. Các sinh vật ăn cá chết từ ao nguồn có thể di chuyển sang các ao khác (ao ñích), những sinh vật này có thể mang theo mầm bệnh và làm lan truyền mầm bệnh ñến các ao ñích. Các ao ñích trong trường hợp này ñược lấy ngẫu nhiên, có thể là ao lân cận gần nhất, cũng có thể là một ao bất kỳ. Để ñơn giản, ao lân cận ñược chọn là ao gần nhất. Sự lan truyền bệnh ñược thể hiện là ao ñích sẽ nhận thêm một số vi khuẩn từ các sinh vật ăn xác cá bệnh. Và giá trị tăng thêm này cũng ngẫu nhiên. <set name= "numBacterium" value="numBacterium +(myself.numBacterium_old*(rnd(10)/1000)"/> Một số tác tử ao sẽ chọn một ao lân cận (neighbourPond) và sẽ thực việc lan truyền bệnh với xác suất nào ñó (ta chọn ngẫu nhiên là khoảng 10% số ao là có khả năng lây bệnh). Để truyền bệnh thì giá trị của ao ñích (neighbourPond) sẽ ñược nhận thêm một lượng vi khuẩn nhỏ từ ao nguồn (myself). Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu Trang 60 5.3 Mô phỏng sự lan truyền dịch bệnh trong một ao Khi một ao ñã phát bệnh, bệnh sẽ lan truyền như thế nào? Ao ñược xem là bệnh khi trong ao ñã có xuất hiện nhiều mầm bệnh, tình trạng sức khỏe cá không ñược tốt, có cá thể cá yếu, có cá thể cá bị bệnh tấn công. Các cá thể cá khỏe sống cùng ao sẽ có nguy cơ bị bệnh tấn công do sống cùng thủy vực với cá bệnh và mầm bệnh. Dịch bệnh sẽ lan truyền khi có sự tiếp xúc trong một bán kính nhất ñịnh giữa cá bệnh và cá yếu; cá bệnh và cá khỏe mạnh; mầm bệnh và cá. Hình 5.7: Lưu ñồ mô tả sự lan truyền bệnh trong ao Khởi tạo Tác ñộng của thuốc lên cá lan truyền bệnh cá bệnh → cá khỏe Cá tiếp xúc cá bệnh? Sai Đúng Cá tiếp xúc mầm bệnh? Đúng lan truyền bệnh từ mầm bệnh → cá Sai Dùng thuốc? Có Cập nhật giá trị cho hệ thống Thống kê Không Ti ếp tụ c m ô ph ỏn g > Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu Trang 61 Lưu ñồ trong hình 5.7, mô tả quá trình lan truyền bệnh trong ao nuôi. Trong ñó thao tác "cập nhật giá trị cho hệ thống" chính là thao tác tính toán các giá trị cần thiết cho hệ thống như xác suất lây bệnh của cá trong ñiều kiện môi trường ñã chọn, khi cá hết bệnh thì ñiều kiện nào bệnh bị tái phát, xác suất về tác ñộng của thuốc,... các giá trị này cần thiết cho hệ thống thực hiện các bước tiếp theo. Trong lưu ñồ thể hiện hai sự lan truyền ñó là: - Lan truyền bệnh từ cá bệnh sang cá khỏe (từ cá bệnh nặng sang cá bệnh nhẹ). - Lan truyền bệnh từ mầm bệnh sang cá. Một số tác tử cá sẽ chọn danh sách các cá thể cá nằm trong phạm vi có thể lan truyền bệnh (listFishNeighbours), danh sách ñược duyệt qua và chỉ lấy ngẫu nhiên một số cá thể sẽ bị lây nhiễm bệnh dẫn chuyển trạng thái cá. Vấn ñề lan truyền bệnh trong ao thường chịu ảnh hưởng mạnh của thuốc ñiều trị bệnh. Đỉnh ñiểm của sự lan truyền bệnh trong trường hợp phát hiện kịp thời ñó là vào khoảng ngày thứ 3 hoặc thứ 4 của ñợt bệnh. Nếu có chế ñộ chữa trị ñúng mức thì khoảng 3 ngày tiếp theo bệnh sẽ ñược khống chế. Thiệt hại trong một lần bệnh như thế trung bình 20% ñến 30%. Chỉ có những trường hợp ñặc biệt có thể lên ñến 70% ñến 80% thậm chí 98% (nhưng trường hợp này rất ít xảy ra vì người nuôi luôn tìm mọi biện pháp ñể chữa trị kịp thời). Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu Trang 62 Chương 6: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 6.1 Chọn kịch bản mô phỏng Qua phần xây dựng mô hình và mô phỏng trong chương 4 và 5, khi dịch bệnh lan truyền thì ta xét trên hai cấp ñộ ñó là sự lan truyền giữa các ao (có thể do theo nước, theo sự di chuyển của chim hay sinh vật ăn xác ĐVTS bệnh chết) và sự lan truyền cục bộ trong cùng một ao. Hai trường hợp này ñã thực sự khái quát ñầy ñủ việc lan truyền bệnh trong thực tế. Vì thế trong phần thực nghiệm này hai kịch bản mô phỏng chính sẽ ñược ñưa ra ñể minh họa hệ thống ñã xây dựng. Ngoài ra, hai kịch bản chính này sẽ ñược thay ñổi ñể có thêm các kịch bản phụ nhằm minh họa vấn ñề một cách chi tiết nhất. Mô phỏng sự lan truyền bệnh trên diện rộng (kịch bản 1): gồm có sự lan truyền bệnh theo nguồn nước giữa sông và ao, và lan truyền do sự di chuyển của sinh vật ăn thịt ĐVTS. Kịch bản này ñược chọn vì nó có thể ñưa ra một cái nhìn tổng quan cho vấn ñề lan truyền bệnh. Khi một ao nuôi bị bệnh, các ao còn lại trong vùng có cùng nguồn nước cấp vào với ao bị bệnh sẽ có nguy cơ như thế nào, ñặc biệt là các ao xung quanh ao bị bệnh. Quan sát tình hình bệnh tại một thời ñiểm và dự báo bước tiếp theo bệnh sẽ lan truyền ra sao. Mô phỏng sự lan truyền bệnh trong một ao (kịch bản 2): kịch bản này thể hiện tính cấp bách của vấn ñề lan truyền bệnh. Trong một diện tích nhỏ của kịch bản này người dùng có thể quan sát chi tiết diễn biến sự lan truyền bệnh giữa các cá thể cá, giữa mầm bệnh và cá. Đồng thời thấy rõ sự ảnh hưởng khi thay ñổi một vài yếu tố ví dụ như nhiệt ñộ, mật ñộ nuôi, dùng thuốc chữa bệnh cho cá,... 6.2 Kịch bản 1: Mô phỏng sự lan truyền dịch bệnh trên diện rộng Trong kịch bản này dữ liệu bản ñồ ban ñầu ñược chọn là bản ñồ hành chính của huyện Phú Tân, tỉnh An Giang. Một tập các tham số ñược ñưa ra ban ñầu. Hệ thống thực hiện và cho ra kết quả. Thay ñổi các tham số, quan sát sự thay ñổi của hệ thống theo các tham số mới. Kịch bản thể hiện: - Sự lan truyền bệnh trên sông. - Sự lan truyền bệnh từ sông vào ao và ngược lại. - Sự lan truyền giữa các ao. Đặc ñiểm của các ao nuôi cá tra này là ñược ñặt gần sông ñể dễ dàng trong việc thay nước và ñây là một ñặc ñiểm phổ biến của các ao nuôi cá tra hiện nay. Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu Trang 63 Mỗi bước mô phỏng ñược xác ñịnh là 60 phút. Bước mô phỏng có thể thay ñổi tùy theo sự tính toán phù hợp giữa kích thước của bản ñồ làm môi trường mô phỏng và vận tốc trung bình của dòng nước. Hệ thống nhận các tham số ñầu vào như mật ñộ nuôi, nhiệt ñộ nước, ñộ pH,... Ngoài ra hệ thống còn sử dụng một số dữ liệu liên quan tỉ lệ sinh tử của vi khuẩn, ngưỡng phát bệnh theo từng giai ñoạn,... ñể cập nhật giá trị cần thiết cho hệ thống. Hệ thống mô phỏng sẽ thực thi và khi thay ñổi các dữ liệu ñầu vào hệ thống cũng sẽ cập nhật giá trị cho phù hợp. Sau mỗi bước thực thi, ngoài việc cập nhật các thông số, hệ thống còn thực hiện việc thống kê tổng diện tích ao nuôi theo tình trạng: tổng diện tích ao chưa bị bệnh, tổng diện tích ao nuôi bị nhiễm bệnh mức 1, bệnh mức 2 và bệnh mức 3 và biểu diễn các số thống kê ñược thông qua biểu ñồ ñường. Các trạng thái của ao có thể cho ngẫu nhiên khi chương trình ñược thực thi nhưng cũng có thể ñược lấy thông qua một cơ sở dữ liệu ñược xác ñịnh bởi người dùng như ñã trình bày trong phần 5.1 và hình 5.2 của chương 5. Kết quả mô phỏng trên kịch bản 1: (a) (b) Hình 6.1: Mô hình khởi tạo và một số tham số ñầu vào cho hệ thống Hình 6.1 trình bày mô hình khởi tạo (a) và một số tham số ñầu vào (b) của hệ thống như là số ngày mô phỏng (mặc ñịnh số ngày này ñược lấy là thời gian nuôi trung bình một vụ cá - 180 ngày), mật ñộ nuôi cá, nhiệt ñộ, ñộ pH, mực nước tối ña, tối thiểu của các ao nuôi,... ñây chính là các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp ñến quá Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu Trang 64 trình lan truyền bệnh. Mô hình khi bắt ñầu thực thi thì chưa có ao nào bị bệnh, các ao ñều ở trạng thái bình thường (các ao ñều có màu xanh rêu) và tổng diện tích nuôi cá là 2.927 ñơn vị diện tích. Mặc dù các ao ở trạng thái bình thường nhưng có thể nó sẽ phát bệnh bất cứ lúc nào. Nhắc lại bảng màu thể hiện trạng thái ao như trong bảng 6.1. Bảng 6.1: Bảng màu biểu diễn trạng thái ao Màu Trạng thái ao Màu xanh rêu Ao ở trạng thái bình thường Màu vàng Ao nhạy cảm với bệnh (bệnh mức 1) Màu xanh dương Ao bệnh mức 2. Màu ñỏ Ao bệnh nặng (mức 3). Hệ thống bắt ñầu thực hiện với 4.193 tác tử nước, 42 tác tử ao nuôi và vài trăm tác tử cá ñại diện cho các quần thể cá trong các ao nuôi, số lượng tác tử cá sẽ thay ñổi tùy theo mật ñộ cá nuôi mà người dùng ñưa vào. Trong 42 tác tử ao nuôi có 18 ao nuôi có hệ thống ao xả và ao lắng, các ao còn lại thì không có ao xả và ao lắng. Quan sát hình 6.1 (a), ta thấy trên hệ thống sông có nhiều vệt màu loan trên sông ñó là thể hiện của sự tồn tại các mầm bệnh trên sông, các mầm bệnh này sẽ lan truyền theo nước khi nước chảy. Mô hình tồn tại cả hai loại ao nuôi là ao nuôi lấy nước trực tiếp từ sông và ao nuôi có hệ thống ao lắng, ao xả. Mô hình bắt ñầu thực thi. Sau vài bước ta thấy ñã có hiện tượng phát bệnh của các ao nuôi ñược thể hiện như hình 6.2. Trong hình 6.2, ñã có một ao nuôi, ao màu xanh dương, ñang trong tình trạng bệnh ñộ 2 (ñã bị dịch bệnh tấn công) thuộc nhánh sông Tiền; và 2 ao nuôi bệnh ñộ 1 nghĩa là mầm bệnh ñã xâm nhập vào ao nuôi nhưng số lượng không ñáng kể, chưa ñủ khả năng nhiễm bệnh cho cá trong ao. Đây có thể xem là thời kỳ ủ bệnh của các ao nuôi hay còn gọi là thời kỳ nhạy cảm với bệnh của ao nuôi (2 ao màu vàng), một ao thuộc nhánh sông Tiền và một ao thuộc nhánh sông Hậu. Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu Trang 65 Hình 6.2: Hệ thống sau vài bước thực hiện Quan sát hình 6.3, là kết quả thực thi tiếp theo của hình 6.2, ta thấy bệnh ñã lan truyền ñến nhiều ao nuôi khác trong huyện. Từ một ao nhiễm bệnh ban ñầu thuộc nhánh sông Hậu (ao thứ ba, từ trên ñếm xuống gắn liền với sông Hậu), chỉ trong vòng hơn ba ngày sau khi phát bệnh các ao xung quanh cũng bị nhiễm bệnh theo, ñó là các ao thuộc phạm vi ñược chỉ ra bởi hình ñược kẻ khung màu tím . Trong quá trình lan truyền, chúng ta cũng quan sát ñược có một số ao khi vừa chuyển sang màu vàng (tình trạng nhạy cảm với bệnh của ao/ thời kỳ ủ bệnh của ao) lại chuyển sang màu xanh rêu (trạng thái bình thường) ñó là do trong ao có ñiều kiện tốt cho sức khỏe của cá nhưng không thuận lợi cho mầm bệnh nên mầm bệnh không thể phát triển. Sự thay nước sạch thường xuyên cũng giúp cho ao giảm tình trạng nhiễm bệnh. Bệnh có khuynh hướng lan sang những vùng lân cận, ñây cũng phù hợp với thực tế, vì khi nước từ trong ao nuôi bị bệnh thải trực tiếp ra sông thì chúng ta sẽ thấy những ao lân cận là dễ bị ảnh hưởng nhất. Các ao có hệ thống ao xử lý nước khó bị bệnh tấn công, trong tổng số 13 ao có hiện tượng nhiễm bệnh ñến bệnh nặng trong hình 6.3 thì chỉ có 3 ao có hệ thống xử lý nước có nguy cơ nhiễm bệnh (chỉ có nguy có chứ chưa có ao nào bị bệnh tấn công, ñó là ba ao màu vàng trong vùng có ao xử lý nước). Trong khi ñó số còn lại Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu Trang 66 có ñến 4 ao bệnh nặng 9 (màu ñỏ), 3 ao bệnh nhẹ (màu xanh dương) và 3 ao có nguy cơ bệnh là thuộc vào ao loại 1 (ao không có ao xử lý). Từ hình 6.3 ta cũng thấy ñã có một ao bị bệnh ở cuối nhánh sông Tiền. Đây có thể là một ñiểm bệnh tự phát mới nhưng cũng có thể do lan truyền từ các ao khác. Cả hai khả năng ñều có thể xảy ra. Vì vậy ta thấy bệnh không phải chỉ lan truyền ñến những ao lân cận mà nó còn có khả năng lan truyền ñến những vùng nuôi xa hơn. Điểm bệnh mới này chỉ là một ao nhỏ nhưng trong thực tế nó vẫn có thể ñưa ra một nguy cơ phát triển bệnh tại vùng này. Chúng ta sẽ tiếp tục quan sát diễn biến tình hình lan truyền dịch bệnh. Hình 6.3: Kết quả lan truyền sau hơn 3 ngày Tiếp tục quan sát các bước chạy tiếp theo ta sẽ thấy số lượng vi khuẩn tăng lên ñáng kể ở một số ao. Sự thay ñổi trạng thái của các ao diễn ra rất nhanh. Từ hình 6.3, chỉ thêm một ngày tiếp theo (hình 6.4), bệnh tiếp tục bùng phát ở những ao lân cận các ao bị nhiễm bệnh. Các ao bị bệnh nhẹ trước ñó, ñã chuyển sang trạng thái bệnh nặng (các ao màu xanh dương chuyển sang màu ñỏ), các ao có nguy cơ bị bệnh thì có một số cũng ñã chuyển sang trạng thái bị bệnh tấn công (các ao từ màu vàng chuyển sang màu xanh dương). Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu Trang 67 Mặc khác, ñúng như sự dự ñoán ban ñầu, tại vị trí ao nuôi mới phát bệnh thêm trong hình 6.3 ở cuối nhánh sông Tiền, dịch bệnh ñã lan truyền sang các ao xung quanh thành một vùng bệnh mới ở tại vị trí này, vùng ñược giới hạn bởi hình . Hình 6.4: Kết quả lan truyền bệnh sau hơn bốn ngày Hình 6.5 thể hiện tình hình dịch bệnh lan truyền sau sáu ngày. Bệnh tiếp tục bùng phát trên diện rộng, các ao liên tục chuyển trạng thái từ nhẹ sang nặng hơn, và số ao nhiễm bệnh thực sự cũng tăng lên. Dịch bệnh vẫn tiếp tục tấn công mạnh các ao không có hệ thống ao xả và ao lắng. Các ao có hệ thống xử lý nước cũng bị tấn công nhưng xác suất thấp hơn. Quan sát hình 6.5, ta thấy tình hình dịch bệnh xảy ra trên diện rộng. Trường hợp này xảy ra có thể là do người nuôi chưa phát hiện bệnh kịp thời nên chưa có biện pháp phòng ngừa và ñiều trị. Điều này cũng phù hợp thực tế, vì thường do ñiều kiện dưới nước và triệu chứng của bệnh cũng rất khó phát hiện, nên khi người nuôi phát hiện ao nuôi bị bệnh là ao ñã bị bệnh trước ñó nhiều ngày và ñang ở giai ñoạn bùng phát. Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu Trang 68 Hình 6.5: Tình hình lan truyền bệnh sau sáu ngày Hình 6.6: Đồ thị biểu diễn sự biến ñổi theo thời gian của tổng diện tích ao theo trạng thái Đồ thị trong hình 6.6 là ñồ thị biểu diễn sự biến ñổi theo thời gian của tổng diện tích ao theo trạng thái. Khi quan sát ñồ thị ta thấy, ở bước mô phỏng thứ nhất, tổng diện tích ao nuôi là 2.927 ñơn vị, không có ao nào bị bệnh. Vài bước tiếp theo thì có Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu Trang 69 một sự thay ñổi nhỏ như sau: tổng diện tích sạch bệnh (ñường màu xanh rêu) chiếm 2.570 ñơn vị diện tích, trong khi ñó tổng diện tích có nguy cơ bị nhiễm bệnh là 269 ñơn vị (ñường màu vàng), tổng diện tích bị nhiễm bệnh chỉ 88 ñơn vị diện tích (ñường màu xanh dương). Không có ao nào bị nhiễm bệnh nặng (ñường màu ñỏ). Các con số về diện tích ñược lấy ra khi thực thi hệ thống như bảng 6.1 và các con số thống kê này ñược biểu diễn lại như ñồ thị trong hình 6.7. Bảng 6.2: Thống kê diện tích ao theo trạng thái sau vài bước Tổng diện tích không bệnh Tổng diện tích bị bệnh nặng Tổng diện tích bị bệnh nhẹ Tổng diện tích nhạy cảm với bệnh Thống kê diện tích ao theo trạng thái 0 88 269 2576 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 Bệnh nặng Bệnh nhẹ Dễ nhiễm bệnh Không bệnh Trạng thái D iệ n tíc h Hình 6.7: Thống kê tổng diện tích theo trạng thái sau vài bước Sự lan truyền dịch bệnh ñã làm cho các số thống kê thay ñổi nhanh chóng. Tổng diện tích sạch bệnh giảm xuống từng ngày vì chúng ta thấy ñường màu xanh rêu giảm qua từng bước mô phỏng. Tổng diện tích nhiễm bệnh thì ngược lại, ta thấy, ba ñường vàng, xanh dương, ñỏ hoặc không thay ñổi hoặc biến thiên theo hướng tăng dần. Khi dịch bệnh xảy ra khoảng 5 ngày (bước mô phỏng thứ 123) thì tổng diện tích các trạng thái bệnh bắt ñầu giao nhau. Và ñến ngày thứ sáu (khoảng thời gian của bước mô phỏng thứ 145) thì diện tích nhiễm bệnh nặng ñã ñạt ở mức cao, cao hơn tất cả các trạng thái còn lại. Dữ liệu diện tích ñược thống kê cụ thể như bảng Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu Trang 70 6.3 và ñược biểu diễn qua biểu ñồ trong hình 6.8. Có một sự thay ñổi lớn trong hai cột bệnh nặng và không bệnh khi so sánh hai biểu ñồ trong hình 6.7 và hình 6.8. Bảng 6.3: Thống kê diện tích ao theo trạng thái sau 6 ngày S0 529 Tổng diện tích không bệnh S1 1671 Tổng diện tích bị bệnh nặng S2 377 Tổng diện tích bị bệnh nhẹ S3 350 Tổng diện tích nhạy cảm với bệnh Thống kê diện tích ao theo trạng thái sau sáu ngày 1671 377 350 529 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 Bệnh nặng Bệnh nhẹ Dễ nhiễm bệnh Không bệnh Trạng thái D iệ n tíc h Hình 6.8: Thống kê tổng diện tích theo trạng thái sau sáu ngày Hai trạng thái bệnh nặng và bệnh nhẹ sẽ biến thiên theo chiều ngược nhau, vì khi một ao từ trạng thái bệnh nhẹ chuyển sang trạng thái bệnh nặng thì diện tích nhiễm bệnh nặng sẽ tăng lên, ñồng thời diện tích nhiễm bệnh nhẹ cũng giảm xuống ñúng bằng một ñơn vị như vậy. Do ñó trên ñồ thị ta thấy, khi ñường màu ñỏ tăng lên thì ñường màu xanh có khuynh hướng giảm xuống. Mặc khác, giá trị ñường màu xanh cũng chịu sự ảnh hưởng của ñường màu vàng. Khi diện tích nhiễm bệnh nhẹ (màu Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu Trang 71 xanh) tăng lên thì diện tích dễ nhiễm bệnh (màu vàng) cũng giảm xuống. Tương tự cho sự phụ thuộc của diện tích sạch bệnh và diện tích dễ nhiễm bệnh. Trên thực tế, khi ao nuôi bị bệnh tấn công, các hộ nuôi cá sẽ tiến hành trị bệnh bằng thuốc. Trong kịch bản mô phỏng này chúng ta cũng ñưa thêm một thuộc tính ñầu vào ñó là có dùng thuốc ñể chữa bệnh không? Trong 6 ngày ñầu, thuộc tính này ñược chọn là "false" có nghĩa là không dùng thuốc. Nhưng khi dịch bệnh ñã lan truyền nhiều quá, kịch bản chính này sẽ ñược thay ñổi sang một kịch bản phụ, trong kịch bản phụ chúng ta sẽ chọn là có dùng thuốc ñể chữa bệnh. Hình 6.9: Ảnh hưởng của thuốc trong lan truyền bệnh Khi dùng thuốc, thì các ao bắt ñầu chuyển trạng thái theo hướng tích cực, từ nhiễm bệnh nặng sang nhiễm bệnh nhẹ, từ nhiễm bệnh nhẹ hay có nguy cơ nhiễm bệnh ñã chuyển dần dần sang khỏi bệnh, trở về trạng thái sạch bệnh. Tác dụng của thuốc rất nhanh. Hình 6.9 là kết quả mô phỏng tiếp theo của hình 6.5 khi ñã thay ñổi tham số ñầu vào từ chưa dùng thuốc thành dùng thuốc. 6.3 Kịch bản 2: Mô phỏng sự lan truyền dịch bệnh trong ao Trạng thái khởi ñầu của ao trong mô phỏng này là ao ñang ở trạng thái bệnh ñộ 2, mầm bệnh trong ao ñã tấn công cá. Môi trường của mô hình là môi trường Grid (lưới) với kích thước và diện tích như ñã xây dựng trong chương 4: mỗi ô lưới có kích thước 1x1 mét và kích thước của môi trường là 40x40 tương ứng với một ao có Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu Trang 72 diện tích 1.600 m2. Tuy nhiên, kích thước ô lưới này có thể thay ñổi tùy thuộc vào diện tích ao nuôi mà ta cần mô phỏng. Mô hình sẽ thực thi ñể tiếp tục mô phỏng các quá trình: - Lan truyền bệnh giữa các cá thể cá (từ cá bệnh sang cá khỏe, cá bệnh nặng sang cá bệnh nhẹ). - Lan truyền bệnh từ mầm bệnh sang cá. - Ảnh hưởng các ñiều kiện như nhiệt ñộ, mật ñộ cá, thuốc ñiều trị lên quần thể cá trong ao và tác nhân gây bệnh trong ao. Kết quả mô phỏng với kịch bản 2. Hình 6.10: Mô hình ao nuôi ñã bị nhiễm bệnh Hệ thống bắt ñầu thực hiện với trạng thái khởi tạo như hình 6.10. Với kích thước ao nuôi là 1.600 m2 và mật ñộ là 30 con/m2, ta có tổng số lượng cá nuôi trong ao là 1600*30=48.000 con. Tuy nhiên quan sát hình 6.10, ta thấy chỉ thấy một ít tác tử cá ñại diện, chứ không phải là ñủ số lượng cá thể cá thật. Tỉ lệ ñại diện ở ñây là 1%, tức là chỉ có 480 tác tử cá trong mô hình. Ao nuôi ñã bị mầm bệnh tấn công, một số cá thể cá ñã nhiễm bệnh ở từng mức ñộ khác nhau. Trong ñó: - Cá màu trắng xám là cá ở trạng thái bình thường. - Cá màu vàng là những cá thể nhạy cảm với bệnh. - Cá màu xanh dương là cá ñã bị bệnh tấn công. - Cá màu ñỏ là cá ñã bệnh nặng và cá màu ñen chính là xác cá bệnh chết. Những chấm màu ñen là các mầm bệnh tồn tại trong ao nuôi; những vệt trắng nhỏ mờ mờ là thức ăn tồn tại trong ao và thức ăn này sẽ ñược trộn với thuốc nếu Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu Trang 73 chúng ta chọn sử dụng thuốc ñể chữa bệnh. Và trong lần mô phỏng này, tham số ñầu vào về thuốc (medicament) ñược chọn là "false" nghĩa là người nuôi chưa dùng thuốc ñể trị bệnh cho cá bệnh. Số lượng cá cụ thể ở từng mức ñộ nhiễm bệnh ñược trình bày chi tiết trong biểu ñồ hình 6.11. Số lượng chiếm ña số vẫn là cá còn khỏe chiếm 97% (Normal=462, phần màu ñỏ trong biểu ñồ). Số cá yếu là 2% (Susceptibe =10, màu xanh dương). Số cá bệnh nhẹ là 1% (Infected = 3, phần màu xanh lá cây), có 2 cá thể cá bị bệnh nặng, chưa ñạt 1% (SeriousInfected = 2, phần màu vàng). Chưa có cá thể nào bị chết do bệnh (Deaths=0). Hình 6.11: Biểu ñồ thống kế số lượng cá theo trạng thái ở bước ñầu Quan sát thời gian nửa ngày sau khi bị bệnh tấn công (hình 6.12), dịch bệnh ñã lan truyền nhanh chóng do sự tiếp xúc giữa các cá thể cá với nhau, cũng như sự tiếp xúc giữa cá và mầm bệnh. Trong hình 6.12, vòng tròn màu ñỏ thể hiện sự tiếp xúc giữa cá bệnh và cá khỏe, khi cá khỏe gặp cá bệnh trong vòng bán kính của ñường tròn thì cá bệnh sẽ lan truyền bệnh cho cá khỏe. Tuy nhiên không phải sự tiếp xúc nào cũng bị lan truyền bệnh, chúng ta thấy cũng có những cá thể cá khỏe tiếp xúc với cá bệnh nhưng cá vẫn khỏe vi cá còn khả năng kháng bệnh. Chỉ có những vùng nào có tồn tại vòng tròn màu ñỏ thì cá ở ñó mới có khả năng lây bệnh. Tương tự, ta có vòng tròn màu xanh là biểu hiện không gian tiếp xúc của mầm bệnh và cá, khi mầm bệnh tiếp xúc với cá, thì mầm bệnh sẽ lan truyền bệnh cho cá. Sự lan truyền mầm bệnh từ cá yếu sang cá khỏe hay từ mầm bệnh sang cá sẽ làm cho cá chuyển trạng thái như sơ ñồ chuyển trạng thái của cá ñã trình bày ở hình 4.15. Từ biểu ñồ hình 6.13 ta nhận thấy tỉ lệ cá khỏe ñã giảm xuống từ 97% còn 85%. Đã xuất hiện cá chết, ñó là những con cá có màu ñen thể hiện qua phần màu tím sen của biểu ñồ. Như vậy, ao nuôi của chúng ta sẽ chuyển từ trạng thái bệnh nhẹ sang trạng thái bệnh nặng, vì ñã có thiệt hại do cá chết. Khi cá chết người ta sẽ vớt lên, Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu Trang 74 tuy nhiên có khi cá vẫn chưa ñược vớt hết thì chúng ta sẽ thấy cá nổi trên mặt ao tức là những con cá ñen phía dưới của ao nuôi. Xác cá chết là một nguồn bệnh mới cho ao nuôi, khi cá chết nhiều thì mầm bệnh cũng có thể sẽ tăng lên. Số lượng cá bệnh nặng cũng tăng lên ñó là phần màu vàng của biểu ñồ, số lượng này tăng nhưng không nhiều. Thực ra, số lượng cá bệnh nặng tăng nhiều nhưng cá ñã chuyển qua trạng thái chết nhiều nên số lượng bệnh nặng còn lại là ít. Phần ñồ thị màu xanh dương thể hiện cho số lượng cá màu vàng cũng tăng, cá màu vàng là cá yếu, dễ bị truyền bệnh. Hình 6.12: Tình hình lan truyền bệnh sau hơn nửa ngày Hình 6.13: Biểu ñồ thống kế số lượng cá theo trạng thái sau nửa ngày nhiễm bệnh Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu Trang 75 Bệnh tiếp tục lan truyền với kết quả lan truyền sau hai ngày mô phỏng ñược biểu diễn trong hình 6.14. Ta thấy, số lượng cá của các trạng thái ñều có thay ñổi nhẹ. Số lượng của cả 4 trạng thái: cá chết, cá bệnh nặng, cá bệnh nhẹ, cá yếu ñều có tăng. Đặc biệt, dưới sự lan truyền bệnh, có nhiều cá thể cá từ khỏe mạnh ñã dần dần giảm sức ñề kháng và chuyển sang tình trạng yếu ñi, số lượng cá yếu trong hình 6.12 chỉ có 19 cá thể (chiếm 4%), nhưng trong hình 6.14 chúng ta thấy ñã tăng lên gấp ñôi 37 cá thể (chiếm 8%). Từ biểu ñồ ở hình 6.15, tổng số lượng cá khỏe mạnh trong ao nuôi chỉ còn lại 77%. Vậy tổng số cá bệnh và có nguy cơ bệnh ñã chiếm hết 23%, một con số không nhỏ. Hình 6.14: Tình hình lan truyền bệnh sau hơn hai ngày Hình 6.15: Biểu ñồ thống kế số lượng cá theo trạng thái sau hai ngày nhiễm bệnh Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu Trang 76 Vì số lượng cá trong ao ñã bị nhiễm bệnh nhiều, chắc chắn người nuôi ñã phát hiện. Và khi phát hiện bệnh họ sẽ tiến hành ñiều trị. Để phù hợp với tình hình thực tế, chúng ta sẽ thay ñổi dữ liệu ñầu vào cho kịch bản 2 ñó là chọn sử dụng thuốc ñể ñiều trị bệnh cho cá và tiếp tục mô phỏng sự ảnh hưởng của thuốc ñến sự lan truyền dịch bệnh trong ao. Hình 6.16: Tác dụng của thuốc ñến sự lan truyền dịch bệnh Hình 6.17: Biểu ñồ thống kế số lượng cá theo trạng thái khi dùng thuốc Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu Trang 77 Trong hình 6.16, thuốc ñã có tác ñộng tích cực ñến việc chữa bệnh. Các vòng tròn màu trắng biểu diễn thông tin là tại vị trí ñó, có sự tiếp xúc giữa thuốc và các cá thể cá hoặc mầm bệnh. Mầm bệnh khi gặp thuốc sẽ giảm tác hại gây bệnh, thậm chí mầm bệnh bị thuốc tiêu diệt. Khi cá gặp thuốc cá sẽ dần dần bớt bệnh và khỏe lại. Chúng ta nhận thấy, mầm bệnh ñã bị tiêu diệt gần hết, sự lan truyền bệnh bắt ñầu giảm xuống. Không có thêm cá chết. Các cá thể cá bị bệnh hoặc sắp bệnh ñã dần dần khỏe lại. Số lượng cá khỏe ñã tăng lên sau hơn 2 ngày sử dụng thuốc từ 77% thành 83%, tức là có 6% cá ñã ñược chữa khỏi bệnh hẳn (trong hình 6.15 ñang bước vào ngày thứ 5 của ñợt bệnh). Số lượng cụ thể ñã ñược thống kê trong biểu ñồ hình 6.17. Nếu quá trình chữa trị ñúng mức, cá sẽ tiếp tục khỏi bệnh. Tuy nhiên, khi cá hết bệnh trong một ñợt thì có thể trong quá trình nuôi cá lại tiếp tục bị bệnh do mầm bệnh vẫn còn tìềm ẩn trong ao, khi gặp ñiều kiện thuận lợi nó sẽ lại bùng phát bệnh. Mô hình có thể tiếp tục thực hiện ñể quan sát tình hình lan truyền bệnh ñến cuối vụ nuôi với thời gian khoảng 180 ngày. Khi nuôi cá, nếu cá bị bệnh mà người nuôi phát hiện kịp thời và dùng thuốc ñúng thì hiện tượng bệnh sẽ không xảy ra trầm trọng. Thay ñổi kịch bản 2: chọn sử dụng thuốc ngay từ ñầu khi ao mới phát bệnh thì ta sẽ thấy bệnh ít lan truyền trong ao mà có khuynh hướng ñược chữa khỏi bệnh. Ao sẽ chuyển từ trạng thái bệnh sang sạch bệnh (recovered). Hình 6.18: Ao cá xảy ra dịch bệnh Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu Trang 78 Quan sát 2 hình 6.18 và 6.19 ta sẽ thấy ñược ảnh hưởng quan trọng của thuốc trong việc lan truyền bệnh. Hình 6.18: ao mới bệnh và người nuôi bắt ñầu chọn thuốc ñể chữa trị; hình 6.19: dịch bệnh ñã xảy ra hai ngày nhưng vẫn chưa lan truyền nhiều trong ao và thuốc cũng ñã làm giảm dịch bệnh trong ao. Hình 6.19: Tình hình lan truyền bệnh sau hai ngày có dùng thuốc Qua các kịch bản lan truyền ñưa ra, ta nhận thấy lan truyền bệnh là một vấn ñề thực tiển phức tạp và rất ñáng quan tâm. Việc mô hình hóa và mô phỏng có thể giúp chuyên gia thấy rõ ñược nhiều vấn ñề từ tình hình lan truyền bệnh tự nhiên (người nuôi chưa dùng biện pháp gì ñể ngăn chặn bệnh), ñến sự lan truyền dịch bệnh có sự tác ñộng của người nuôi (trường hợp bệnh vẫn lan truyền khi người nuôi ñã dùng thuốc chữa bệnh). Những kết quả quan sát ñược này có thể hỗ trợ chuyên gia trong quá trình dự ñoán, dự báo tình hình dịch bệnh, cảnh báo trước ñể người nuôi cá tra công nghiệp có thể ra những quyết ñịnh hợp lý trong quá trình nuôi. Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu Trang 79 Chương 7: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 7.1 Kết quả ñạt ñược Quá trình thực hiện luận văn ñã giúp tôi nắm bắt ñược nhiều kiến thức quan trọng, hữu ích như:  Kiến thức về mô hình, mô hình hóa hướng tác tử. Phương pháp mô hình hóa một hệ thống thực. Các bước tiến hành mô hình hóa một hệ thống thực theo hướng tác tử.  Kiến thức về mô phỏng hướng tác tử. Tìm hiểu về một số hệ nền mô phỏng, ñặc biệt hệ nền GAMA và ngôn ngữ GAML.  Các kiến thức về thủy sản như ñặc tính sinh học của cá tra, kỹ thuật nuôi, các mô hình nuôi cá tra tại các tỉnh ĐBSCL, những ñiều kiện ảnh hưởng ñến quá trình nuôi cá tra. Các thông tin liên quan ñến bệnh gan thận mủ và vi khuẩn E. ictaluri. Quá trình lan truyền bệnh gan thận mủ trên cá tra. Đề tài ñã ứng dụng những kiến thức trên ñể mô hình hóa và mô phỏng sự lan truyền bệnh gan thận mủ trên cá tra. Mô hình lan truyền dịch bệnh ñã ñược xây dựng với những ñặc ñiểm sau:  Dùng dữ liệu bản ñồ ñã qua xử lý (lưới hóa bản ñồ) ñể làm môi trường mô phỏng.  Xác ñịnh tập các tác tử của hệ thống: tác tử nước, ao nuôi, cá, mầm bệnh, thuốc. Và ñặt các tác tử này vào môi trường. Với mỗi tác tử xác ñịnh tập thuộc tính và hành vi như minh họa nước chảy như thế nào, sự thay ñổi con nước, nước ra vào ao ra sao, quá trình lan truyền bệnh,.... ñưa ra các luật ñược ứng dụng trong hệ thống.  Đưa ra hai kịch bản chính lan truyền bệnh gan thận mủ trên cá tra là hệ thống lan truyền bệnh trên diện rộng theo nguồn nước, theo sự di chuyển của sinh vật ăn ñộng vật thủy sản bệnh chết và hệ thống lan truyền bệnh trên diện hẹp giữa cá và mầm bệnh, giữa cá bệnh và cá khỏe. Thay ñổi một vài dữ liệu phù hợp với yêu cầu thực tế trong mỗi kịch bản ñể có ñược các kịch bản phụ như là thay ñổi mật ñộ nuôi, thay ñổi từ không dùng thuốc sang dùng thuốc, dùng thuốc ngay khi bị bệnh tấn công (phát hiện kịp thời), dùng thuốc sau một thời gian bệnh (không phát hiện bệnh kịp thời). Các kịch bản này sẽ giúp người dùng có cái nhìn toàn cục về vấn ñề lan truyền bệnh. Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu Trang 80 Xây dựng một hệ thống mô phỏng bằng máy tính, sử dụng ngôn ngữ GAML trên hệ nền GAMA. Hệ thống là sự thực thi mô hình ñã ñề xuất bằng việc tạo ra tập các tác tử, những hành vi của các tác tử và các thống kê tính toán. Hệ thống ñã mô phỏng ñược diễn biến của quá trình phát sinh mầm bệnh trong dòng nước; mầm bệnh này trôi theo dòng nước và lan truyền vào các ao nuôi. Khi mầm bệnh gặp ñiều kiện thuận lợi sẽ tấn công ao nuôi. Và ngược lại, các ao nuôi bị bệnh cũng sẽ thải ra môi trường nước sông một số lượng mầm bệnh, và những mầm bệnh này cũng tiếp tục quá trình phát triển và lan truyền. Hệ thống còn mô phỏng sự lan truyền bệnh do các sinh vật ăn xác ñộng vật thủy sản bệnh di chuyển từ ao này sang ao khác và tình hình lan truyền dịch bệnh trong một ao nuôi. Công cụ mô phỏng này cũng cung cấp cho người dùng một hệ thống hiển thị kết quả trực quan (thông qua màu sắc, biểu ñồ) và cả những số liệu cụ thể. Người dùng có thể thay ñổi các thông số ñầu vào như các ñiều kiện môi trường (nhiệt ñộ, ñộ pH, chỉ số N-NH3,...), mật ñộ nuôi, trạng thái ao,... ñể có thể quan sát ñược sự thay ñổi của kết quả ñầu ra từ công cụ. Hệ thống mô phỏng ñược dùng ñể quan sát tình hình lan truyền dịch bệnh trong một vùng nuôi hoặc là trong một ao nuôi cụ thể, từ kết quả mô phỏng có thể hỗ trợ cho việc ñưa ra những lời dự báo sớm ñể có chính sách kịp thời trong việc ngăn chặn cũng như ñiều trị bệnh cho cá, giảm thiệt hại cho các hộ nuôi. 7.2 Đề nghị Mô hình lan truyền dịch bệnh trên cá da trơn (cá tra) có thể ñược phát triển lên theo hướng: - Thu thập thêm các thông tin, lấy ý kiến chuyên gia ñể ñiều chính các dữ liệu ñầu vào như các ngưỡng phát bệnh của một ao nuôi, các tỉ lệ ảnh hưởng của ñiều kiện môi trường,... So sánh kết quả mô phỏng với tình hình lan truyền ngoài thực tế. - Sử dụng dữ liệu bản ñồ số (GIS) ñể làm môi trường mô phỏng. - Tích hợp hệ thống lên website phòng chống dịch hại, www.phongchongdichhai.org.vn. Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu Trang 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Chung (2008), Kỹ thuật sinh sản & nuôi cá tra, nhà xuất bản Nông Nghiệp. [2] Cục thống kê (2008), Niên giám thống kê Nông, lâm nghiệp và thủy sản năm 2008, trang 333. [3] Từ Thanh Dung (2005), Bệnh cá - Giáo trình bệnh học thủy sản - phần I. Đại học Cần Thơ. [4] Nguyễn Công Hiền, Phạm Thục Anh (2006), Mô hình hóa hệ thống và mô phỏng, nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội. [5] Dương Tấn Lộc, Những ñiều cần biết về kỹ thuật sản xuất giống và nuôi cá tra xuất khẩu, nhà xuất bản Thanh Hóa. [6] Nguyễn Thanh Phương, Dương Nhựt Long (2009). Kỹ thuật nuôi cá tra – chương 5, Bài giảng “Nuôi trồng thủy sản”, Đại học Cần Thơ. [7] Bùi Quang Tề (2006), Bệnh học thủy sản, Viện nghiên cứu nuôi trồng thủy sản 1. [8] Web site hướng dẫn lập trình GAML: www1.ifi.auf.org/mediawiki/index.php/GAMA [9] Web site bản ñồ Việt Nam: [10] Web site thuốc thủy sản Bệnh gan thận mủ trên cá tra và basa. [11] Robert Axtell (2000), "Why agents? On the varied motivations for agent computing in the social sciences", Working Paper No. 17, Center on Social and Economic Dynamics. [12] Duy The Bui, Vinh Tuong Ho, Thuy Ha Quang (Eds) (2008). “Intelligent agents and multi-agent systems", PRIMA'08 - Proceedings of The 11 Pacific Rim International Conference on Multi-Agents, Springer-Verlag. [13] Alexis Drogoul (2009), "Agent-Based Modeling and Simulation of Complex Systems”, lecture notes, Đại học Cần Thơ. Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu Trang 82 [14] Alexis Drogoul, Chu Thanh Quang, Edouard Amouroux,Vo Duc An, Nguyen Ngoc Doanh, (2009), "Agent-based simulation: definition, applications and perspectives". [15] H. Van Dyke Parunak, Robert Savit, Rick L. Riolo (1998), "Agent-Based Modeling vs. Equation-Based Modeling: A Case Study and Users’ Guide", Proceedings of Multi-agent systems and Agent-based Simulation (MABS'98), Springer, LNAI 1534, p.10-25. [16] Jean-Pierre Treuil, Alexis Drogoul, Jean-Daniel Zucker (2008). Modélisation et Simulation à base d'agent. Dunod, Paris. [17] S. Hoya White, A. Mart´ ın del Rey, G. Rodr´ ıguez S´ anchez (2009), "Using Cellular Automata to Simulate Epidemic Diseases", Applied Mathematical Sciences, Vol. 3, no. 20, 959 – 968. [18] P.T.K Woo & D.W. Bruno (2003), Fish Deseases and Disorders, vol 3, Viral, Bacterial and Fungal Infections, p.493-511. Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu Trang 83 PHỤ LỤC Phụ lục 1: Một số ñoạn mã nguồn trong mô hình  Các hành vi chính trong mỗi bước thực hiện lan truyền diện rộng <if condition= "((bacteriaRate > (minNumBacteri2+inLimit))and (bacteriaRate < (minNumBacteri3-inLimit)))"> Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu Trang 84 <if condition= "((bacteriaRate > (minNumBacteri1+inLimit))and (bacteriaRate < (minNumBacteri2-inLimit)))">  Các hành vi chính trong mỗi bước thực hiện lan truyền diện hẹp Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu Trang 85 Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu Trang 86 Phụ lục 2: Bảng thông số môi trường nước Chú ý Chỉ tiêu Mức thích hợp (ngưỡng thích hợp) Vượt ngưỡng Biểu hiện Độ trong 20-30 cm < 20cm >30 cm - Cá khó hô hấp, cường ñộ bắt mồi giảm. - Hạn chế thức ăn tự nhiên, năng suất nuôi giảm. pH 6.5-9 (8.34) Dao ñộng pH giữa sáng và chiều không quá 1 pH < 4 pH >11 4 ≤ pH ≤ 5 9.5 ≤ pH ≤ 11 4 ≤ pH ≤ 6.5 9 ≤ pH ≤ 11 } - chết } - không sinh sản } - sinh trưởng chậm DO (O2 hòa tan) ≥ 5 ppm (≥ 5 mg/L) 0 ≤ DO ≤ 0.3 0.3 ≤ DO ≤ 1 1 ≤ DO ≤ 5 - Cá sống trong thời gian ngắn. - Cá chết nếu thời gian kéo dài. - Cá sống nhưng sinh trưởng chậm. Nhiệt ñộ (t) 28-32°C t < 25°C t > 32°C } cá bỏ ăn H2S - - Tích lũy nhiều ở ñáy ao, quá nhiều gây tiêu hao O2 ñể oxy hóa→ cá thiếu O2 NH3 0.13 ppm 0.6-2 ppm Cá chết do không bài tiết ñược chất ñộc ra ngoài. NH4+ 0.2-2 ppm > 2 ppm Thiếu oxi vào sáng sớm, pH cao,… NO2- - Cao Bệnh “máu có màu nâu” do NO2- kết hợp với Hb. NO3- 0.1-10 ppm > 10ppm Thực vật phù du nở hoa→biến ñổi chất lượng nước. P-PO43- 5-200 µg/L < 5 µg/L >200 µg/L - TV không phát triển→không có thức ăn tự nhiên. - Thực vật phù du nở hoa. Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu Trang 87 Phụ lục 3 : Phiếu ghi nhận thông tin ñiều tra bệnh Cá Số TT: …………………………………… Ngày thu mẫu: …………………………… 1. Họ tên chủ hộ: ............................................................................................ - Địa chỉ: ....................................................................................................... - Điện thoại: ................................................................................................... 2. Mô hình nuôi - Diện tích ao (m2): .......................................................................................... - Chiều dài (m) ……………. Chiều rộng (m) …………… Chiều sâu (m)........ - Có ao lắng không? ……………….. Nếu có ghi kích thước ao lắng: .............. 3. Đối tượng nuôi - Tuổi hay cỡ cá................................................................................................ . - Khối lượng (g) …………….. Chiều dài (cm) …………… Chiều cao (cm) ... - Mật ñộ thả nuôi (con/m2): ............................................................................. - Ngày thả cá: .................................................................................................. - Nguồn giống (nơi lấy giống) .......................................................................... . 4. Quản lý ao nuôi Vệ sinh, cải tạo ao (có/ không) ........................................................................ Hóa chất cải tạo, liều lượng ............................................................................. Hoá chất phòng bệnh/hiệu quả:......................................................................... ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... Loại thức ăn: .................................................................................................... % thức ăn/ trọng lượng cơ thể........................................................................... . Tần số cho ăn .................................................................................................. Nguồn nước cấp ............................................................................................... Có xử lý trước khi cấp không: ......................................................................... 5. Chất lượng nước ao nuôi - Màu sắc ……………………………………Mùi vị ....................................... . - Nhiệt ñộ …………………………pH ………………….. Độ trong ............... - Độ mặn ………………... Oxy hoà tan…………………...NO2- ..................... - NH3+ ………………... ……TN ………………………….TP ....................... - TSS ............................................................................................................... - Các chỉ tiêu khác ........................................................................................... Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu Trang 88 - Có thay nước hay không …………………… Tỉ lệ thay ñổi ........................ 6. Bệnh lý - Giai ñoạn xuất hiện bệnh ( ngày tuổi) .......................................................... - Biểu hiện trước khi xuất hiện bệnh .............................................................. ..................................................................................................................... - Số cá chết hằng ngày ................................................................................... - Dấu hiệu bệnh lý .......................................................................................... Bên ngoài Hoạt ñộng bơi lội ....................................................................................... Màu sắc cơ thể ........................................................................................... Vết thương trên da ..................................................................................... Tập tính bắt mồi (bình thường, giảm ăn, bỏ ăn) (%).. .................................. . Dấu hiệu khác ............................................................................................ Bên trong Có dịch bên trong cơ thể ............................................................................ Màu sắc hình dạng gan, thận, tỳ tạng .......................................................... Màu sắc và hình dạng các cơ quan khác ...................................................... Dấu hiệu khác ............................................................................................ 7. Xử lý bệnh - Ngày bắt ñầu sử dụng thuốc: ....................................................................... - Loại thuốc phòng trị, liều lượng - Hiệu quả ñiều trị...........................................................................................