武漢疫情未來如何發(fā)展?各大深度學習預(yù)測模型靠譜嗎?
圖源:大眾網(wǎng)
不知道大家“禁足”這些天的日常任務(wù)是否跟小芯一樣:睜眼第一件事就是打開微博熱榜,首先了解今日新增確診人數(shù)、疑似人數(shù),再關(guān)懷下自己省份的情況,隨后在心里痛罵幾句吃野味的,最后再祈禱下今天能刷到疫苗新進展……
仔細一算,現(xiàn)在也已經(jīng)過了專家們口中的第一個重要的14天潛伏期了,但是似乎疫情并沒有展現(xiàn)出好的發(fā)展趨勢,再呆兩個潛伏期,估計得瘋一半人……所以大家最關(guān)心的,就是疫情拐點究竟何時出現(xiàn)?
鐘南山院士在7日下午回應(yīng)記者的這一提問,稱目前看似增速減慢的數(shù)據(jù)仍然無法證明疫情拐點的到來,僅說明早發(fā)現(xiàn)、早隔離的工作開始起效,疫情拐點仍需要更多時間。
拐點未出現(xiàn),病毒幾時休
雖說大家盡量足不出戶,“在家呆著就是為國家做貢獻”,但是事實確實如此嗎?在病毒肆虐的幾十天里,國內(nèi)外各個領(lǐng)域的專家如流行病學家、統(tǒng)計學家等也在時時刻刻關(guān)注疫情狀況的發(fā)展。
關(guān)于新型冠狀病毒的傳染性到底由多強,傳染人數(shù)的峰值何時到達,即究竟何時能出現(xiàn)拐點,除了上一次北京大學工學院生物醫(yī)學工程系朱懷球團隊使用深度學習算法預(yù)測新型冠狀病毒的宿主和感染性吸引了人們的眼球之外,各界早就開始用不同的方法進行預(yù)測了。這些專家們在疫情爆發(fā)初期的一些數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上建立了傳播動力學模型,對于疾病傳播速度以及峰值進行預(yù)測,給有關(guān)部門的防疫決策提供有效、重要參考。
朱懷球團隊| 圖源:長江日報
首先,在傳染病學領(lǐng)域,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,英美研究團隊的結(jié)果表明,新型冠狀病毒的R0值為3.8。(R0是指基本再生數(shù),表示一個病例進入易感人群時,在理想狀態(tài)下所感染的二代病例個數(shù)。R0可以反映傳染病爆發(fā)的潛力和嚴重程度。)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。
對于R0值為3.8這個結(jié)果,不少國外專家紛紛表示震驚,這包括哈佛大學陳曾熙公共衛(wèi)生學院的衛(wèi)生經(jīng)濟學家、流行病學家埃里克·費格丁博士,他也發(fā)推表示對新型冠狀病毒高達3.8的R0值感到極度震驚,并對該研究發(fā)表了自己的看法。
他認為,如此高的基本再生數(shù)表明封堵和控制病原體十分困難,單獨采取封鎖措施很難阻止病毒傳播。此次的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好的流行病。
當然,國內(nèi)的一些大學也對此展開了積極的研究,建立模型對病毒傳播進行預(yù)測。然而國內(nèi)團隊給出R0值為6.47。
國內(nèi)的數(shù)據(jù)來自西安交通大學、陜西師范大學與加拿大約克大學等研究團隊,成員背景包括數(shù)學、統(tǒng)計學、生命科學等交叉學科,由加拿大約克大學吳建宏教授等帶領(lǐng)。他們基于病毒的傳播機理、密切跟蹤隔離和封城等策略,建立傳播動力學模型,采用動力學模型和統(tǒng)計計算方法,預(yù)測出6.47這個數(shù)字。
研究者基于大陸確診人數(shù)數(shù)據(jù)信息對建立的模型進行參數(shù)化,估算疾病傳播的R0值。并且該研究還表明,采取加強接觸者跟蹤、檢疫隔離等措施能夠有效降低R0值與傳播風險。
但是需要注意的是,這些數(shù)據(jù)取自疫情初期,無法代表實時的結(jié)果。在疫情發(fā)展中后期,隨著相關(guān)部門對疫情管控力度的加大,這一結(jié)果隨時會發(fā)生變化,因此僅作為參考。
其次,對于新型冠狀病毒全國累計確診人數(shù),也有人基于邏輯斯蒂logistic模型對此進行預(yù)測。該模型符合病毒感染的大體規(guī)律,即開始很快,后面變慢,總感染人數(shù)趨于常數(shù)。
并且,使用傳統(tǒng)時間序列模型、LSTM模型、多項式模型等來對武漢新型冠狀病毒的傳播人數(shù)進行預(yù)測,分析武漢疫情發(fā)展趨勢的也大有人在。
中間宿主并不唯一
對于新冠病毒的傳染源和中間宿主究竟是哪位潛伏已久的大佬,國內(nèi)外都沒有一個準確的答案,只知道蝙蝠肯定脫不了干系。
圖源:新浪科技
針對傳染源與中間宿主的預(yù)測研究的腳步一直都沒有停下,從疫情初期鐘南山院士提出宿主可能是竹鼠、獾等動物,中國科學院武漢病毒研究所研究員石正麗團隊研究指出,新型冠狀病毒的自然宿主最有可能是蝙蝠,它與云南菊頭蝠中存在的RaTG13冠狀病毒一致性高達96%。
北京大學工學院教授朱懷球團隊發(fā)表《深度學習算法預(yù)測新型冠狀病毒的宿主和感染性》,文章指出,蝙蝠和水貂可能是新型冠狀病毒的兩個潛在宿主,其中水貂可能為中間宿主。
水貂 | 圖源:百度
要說蝙蝠長得這么黑丑干癟,身體攜帶一堆病毒是自然宿主的話,大家或許覺得毋庸置疑,但是水貂長得這么呆萌可愛竟然可能是中間宿主?因此在該新聞的評論處很多人都在為水貂“鳴不平”,但是,需要了解的是,我們這里所說的中間宿主水貂是指野生的而非家養(yǎng)的水貂。
這幾天,對于宿主的預(yù)測研究有了新的發(fā)現(xiàn),在7日上午,華南農(nóng)業(yè)大學、嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學與技術(shù)廣東省實驗室教授沈永義、肖立華等科研人員,通過聯(lián)合攻關(guān),他們的最新研究表明,穿山甲為新型冠狀病毒的潛在中間宿主。
他們對數(shù)據(jù)庫里已經(jīng)有的多種野生動物的宏基因組進行分析,尋找哪一種和病毒的相似性高,從而發(fā)現(xiàn)了穿山甲的可能性。
隨后,再對以前掌握的穿山甲樣本進行回溯,發(fā)現(xiàn)了高度相似的病毒,從而確定穿山甲是潛在的中間宿主。
穿山甲是潛在的中間宿主,但是一般來說,中間宿主可能存在多個,因此穿山甲并非唯一中間宿主。專家們將這些動物公布出來,目的就是讓大家盡早遠離這些動物的同時,給其它研究者新的啟示,能夠協(xié)力挖出其它潛在宿主。
“病急”不能亂投醫(yī)
在疫情全面爆發(fā)開來的這些天里,各個領(lǐng)域的專家利用自身的專業(yè)知識積極對疫情展開研究分析,對相關(guān)部門的疫情管控與決策制定產(chǎn)生了重要作用。盡管各界專家使盡渾身解數(shù)研究新型冠狀病毒,但是基于一些模型的預(yù)測結(jié)果還是收到了不少的質(zhì)疑聲。
例如上述的數(shù)學模預(yù)測模型,聽起來似乎是一個高大上的東西,其實本質(zhì)上跟在物理學習上遇到的問題差不多,例如預(yù)測一個物體從高處落下,問幾秒后的速度是多少,這就是一個典型的數(shù)學模型預(yù)測問題。但是真實的世界跟書上不一樣,有的題目里還提供個初始速度。真實世界可不會這么簡單。
因此所有的預(yù)測模型所得的研究結(jié)果也無法保證完全的準確度,只是在理想狀態(tài)下的一個結(jié)果,畢竟現(xiàn)實的不可控因素太多。而根據(jù)預(yù)測結(jié)果對當前的情況采取相應(yīng)措施,有根據(jù)和針對性地防控疫情。
另一方面,任何預(yù)測模型的準確性都依賴可靠的數(shù)據(jù),就目前情況而言,官方公布數(shù)據(jù)的真實性對預(yù)測結(jié)果產(chǎn)生直接影響。但是不少消息反映,官方數(shù)據(jù)與實際數(shù)據(jù)相差較大,受限于核酸試劑盒等因素,可能實際形勢要嚴峻很多倍。所以說,如果提供的數(shù)據(jù)不準確,是無法科學預(yù)測疫情發(fā)展的。
雖說現(xiàn)在舉國上下都在期盼著疫情拐點的出現(xiàn),能夠恢復(fù)正常的生活以及工作秩序,但是還是出現(xiàn)了一些“病急亂投醫(yī)”的現(xiàn)象。
例如一些“傳統(tǒng)文化”與“西方文化”愛好者甚至使用周易八卦、塔羅牌來猜測疫情的發(fā)展趨勢,同時,還出現(xiàn)了大量從易經(jīng)角度、中醫(yī)的“五運六氣”理論來分析疫情的……
當然并非完全否認和詆毀這些在危急時刻不忘“心系”疫情的人,但是如果所謂的預(yù)測結(jié)果對一些對傳染病沒有正確認知的人來說,恐怕會帶來錯誤的引導(dǎo),甚至引發(fā)不必要的恐慌。
因此,我們在關(guān)注各大機構(gòu)的預(yù)測結(jié)果以及疫情研究發(fā)展的同時,也要提高自己的辨別能力,越是身處信息爆炸的時代,越要有獨立思考與分辨對錯的能力。