我是夕小瑤，一只熱愛科研和AI的小狐貍

來源 |?機(jī)器之心（id: almosthuman2014）

引語：在疫情肆虐的這幾天里，國內(nèi)外的流行病學(xué)家、統(tǒng)計學(xué)家都沒閑著，他們基于疫情爆發(fā)初期的一些數(shù)據(jù)建立了傳播動力學(xué)模型，給出了關(guān)于疫情傳播速率的見解和峰值預(yù)測，可能為有關(guān)部門的防疫決策提供重要參考。

前言

在傳染病學(xué)領(lǐng)域，建模評估和預(yù)測病毒的傳播路徑、速率等對于疫情的控制非常重要。在經(jīng)典的傳染病學(xué)模型中，R0 值常被用來描述疫情的傳染速率，可以反映傳染病爆發(fā)的潛力和嚴(yán)重程度。

R0 指的是基本再生數(shù)（basic reproduction number），表示一個病例進(jìn)入到易感人群中，在理想條件下可感染的二代病例個數(shù)。如果 R0 大于 1，那么這種傳染病就可以傳遍整個人群；而 R0 小于 1 的傳染病，則趨于消失。

在近期的兩項研究中，國內(nèi)外專家都給出了關(guān)于新型冠狀病毒的傳染速率、峰值等評估結(jié)果。其中，英美研究團(tuán)隊的結(jié)果表明，新型冠狀病毒的 R0 值為 3.8，而國內(nèi)團(tuán)隊給出的數(shù)據(jù)是 6.47。作為參考，2003 年非典型肺炎的最初 R0 值為 2.9（不包括超級傳播者），然后升至 2.0-3.5，隔離后降至 0.4。

但值得注意的是，這些模型的數(shù)據(jù)都取自 1 月 23 日之前，不能代表實時結(jié)果。隨著疫情控制力度的加大，這些數(shù)據(jù)可能發(fā)生變化。預(yù)測結(jié)果僅供參考。

英美專家：R0 值達(dá) 3.8，限制通行無法高效阻止病毒傳播

在新型冠狀病毒肺炎逐漸蔓延全國、中國民眾各出奇招抵御病毒侵害之際，國內(nèi)外專家學(xué)者也紛紛針對源自武漢的新型冠狀病毒肺炎展開研究。

其中，英國蘭開斯特大學(xué)、美國佛羅里達(dá)大學(xué)和英國格拉斯哥大學(xué)病毒研究中心聯(lián)合展示了有關(guān)武漢新型冠狀病毒的研究結(jié)果。需要注意的是，這篇論文尚未經(jīng)過同行評審，文中一些新的醫(yī)學(xué)研究還需進(jìn)一步評估，因而不應(yīng)用來指導(dǎo)臨床醫(yī)學(xué)實踐。

論文地址：https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2020.01.23.20018549v1

在這篇論文中，研究者基于 1 月 21 日之前的報告病例信息擬合了一個傳播模型，以估計關(guān)鍵的流行病學(xué)應(yīng)對措施，預(yù)測可能的流行病傳播進(jìn)程以及施行進(jìn)出武漢限制的可能影響。

研究者最終得出了以下幾項重要的發(fā)現(xiàn)：

• 估計新型冠狀病毒的基本再生數(shù)（R0）明顯大于 1，在 3.6 至 4.0 之間，表明 72％-75％的病毒傳播必須采取感染控制措施來阻止增長；

• 估計武漢市僅有 5.1％（95％CI，4.8-5.5）的感染人群得到確認(rèn)，表明社區(qū)之間存在大量的感染者以及檢測這種新型冠狀病毒的困難性；

• 如果防疫手段（1 月 21 日之前）不做改變，2 月 4 號武漢將有 19 萬人感染新病毒，且會傳播到中國周邊國家與地區(qū)；

• 武漢限制通行可能無法高效阻止病毒在全國的傳播，如果降低 99% 的通行，那么 2 月 4 號武漢之外的地區(qū)，流行病規(guī)模只能減少 24.9%；

哈佛大學(xué)陳曾熙公共衛(wèi)生學(xué)院的衛(wèi)生經(jīng)濟(jì)學(xué)家、流行病學(xué)家和營養(yǎng)科學(xué)家埃里克·費(fèi)格丁博士（Dr. Eric Feigl-Ding）也發(fā)推表示對新型冠狀病毒高達(dá) 3.8 的 R0 值感到極度震驚！

接著，他又針對上述研究發(fā)表了一系列評論，包括：

• 新型冠狀病毒的基本再生數(shù)高于其他急性冠狀病毒，表明封堵或控制病原體可能更加困難；

• 單獨(dú)的隔離封鎖舉措無法阻止病毒傳播，即使在接下來的兩周內(nèi)對武漢采取 99％的隔離舉措，也無法使疫情傳播減少三分之一；

• 由于當(dāng)今時代更快速、更立體以及更頻繁的交通出行，此次武漢新型冠狀病毒可能是自 1918 年西班牙大流感以來又一場失控的流行病。

不止國外，國內(nèi)一些大學(xué)也針對新型冠狀病毒積極展開研究，給出了他們關(guān)于病毒傳播的預(yù)測。

國內(nèi)專家：新型冠狀病毒的 R0 值高達(dá) 6.47

國內(nèi)的數(shù)據(jù)來自西安交通大學(xué)、陜西師范大學(xué)與加拿大約克大學(xué)等研究團(tuán)隊，成員背景包括數(shù)學(xué)、統(tǒng)計學(xué)、生命科學(xué)等交叉學(xué)科，由加拿大約克大學(xué)吳建宏教授等帶領(lǐng)。

論文地址：https://papers.ssrn.com/sol3/papers.cfm?abstract_id=3525558

為了研究新型冠狀病毒的發(fā)展趨勢和傳播風(fēng)險，他們基于病毒的傳播機(jī)理、密切跟蹤隔離和封城等策略，建立了傳播動力學(xué)模型。

根據(jù) 1 月 10 日至 1 月 22 日的報告疫情數(shù)據(jù)，采用動力學(xué)模型和統(tǒng)計計算方法，他們預(yù)測武漢新型冠狀病毒肺炎傳播的基本再生數(shù)為 6.47 (95% CI 5.71-7.23)，比英美研究者給出的預(yù)測結(jié)果還要高。此前已有觀點(diǎn)認(rèn)為，新型冠狀病毒已經(jīng)出現(xiàn)了三代以上的人際傳播，該結(jié)果似乎與這一觀點(diǎn)相吻合。

他們給出的敏感性分析表明，加強(qiáng)接觸者追蹤、檢疫隔離等干預(yù)措施可有效降低 R0 值和傳播風(fēng)險。

此外，他們還給出了疫情的達(dá)峰時間和峰值以及最終感染規(guī)模：若繼續(xù) 1 月 22 日前的控制措施，疫情將在 3 月 10 日左右達(dá)到峰值。

建模細(xì)節(jié)

在這篇論文中，研究者提出了一個SEIR 房室模型（compartmental model），如下圖 2 所示。

具體來說，他們創(chuàng)建的模型包含與檢疫、隔離和治療等干預(yù)措施相關(guān)的適當(dāng)劃分。他們將人群分為易感人群 (S)、暴露人群 (E)、有傳染性但尚未出現(xiàn)癥狀的人群 (A)、有癥狀人群 (I)、住院人群 (H) 和康復(fù)人群 (R)，并進(jìn)一步將人群分為隔離易感人群 (S_q)、隔離暴露人群 (E_q) 和隔離感染人群 (I_q)。模型的更多細(xì)節(jié)可以參見論文。

研究者利用大陸確診病例的數(shù)據(jù)對模型進(jìn)行參數(shù)化，并估算疾病傳播的 R0 值。通過推斷隔離等干預(yù)措施的有效性（圖 1 (b)），研究者估計了這些干預(yù)措施在預(yù)防疫情爆發(fā)方面需要達(dá)到的效果。

建立了上述模型之后，研究者利用下一代矩陣（next generation matrix）得到控制措施生效情況下的基本再生數(shù)控制表達(dá)式：

接下來，他們用馬爾可夫鏈蒙特卡羅方法（MCMC）來擬合模型，并采用自適應(yīng)的 Metropolis-Hastings (M-H) 算法執(zhí)行 MCMC 過程。除了這種基于模型的參數(shù)估計方法以外，我們也能采用最大似然法對 R_c 進(jìn)行估計。基于模型的方法算出來 R_c 為 6.47，基于最大似然法算出來的 R_c 為 6.39。

雖然具體數(shù)字有所不同，但這兩項研究都表明，新型冠狀病毒的傳染能力、速率都是前所未有的，在家自行隔離仍然是必需的。

參考鏈接：https://www.who.int/csr/sars/en/WHOconsensus.pdf

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的新型冠状病毒传染性有多强？何时达到疫情峰值？来看一下数学和统计建模结果...的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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