武漢疫情未來如何發展?各大深度學習預測模型靠譜嗎?
圖源:大眾網
不知道大家“禁足”這些天的日常任務是否跟小芯一樣: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、疑似人數,再關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,現在也已經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出好的發展趨勢,再呆兩個潛伏期,估計得瘋一半人……所以大家最關心的,就是疫情拐點究竟何時出現?
鐘南山院士在7日下午回應記者的這一提問,稱目前看似增速減慢的數據仍然無法證明疫情拐點的到來,僅說明早發現、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,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,國內外各個領域的專家如流行病學家、統計學家等也在時時刻刻關注疫情狀況的發展。
關于新型冠狀病毒的傳染性到底由多強,傳染人數的峰值何時到達,即究竟何時能出現拐點,除了上一次北京大學工學院生物醫學工程系朱懷球團隊使用深度學習算法預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測了。這些專家們在疫情爆發初期的一些數據的基礎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測,給有關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,在傳染病學領域,國內外專家都給出了關于新型冠狀病毒的傳染速率、峰值等評估結果。其中,英美研究團隊的結果表明,新型冠狀病毒的R0值為3.8。(R0是指基本再生數,表示一個病例進入易感人群時,在理想狀態下所感染的二代病例個數。R0可以反映傳染病爆發的潛力和嚴重程度。)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生學院的衛生經濟學家、流行病學家埃里克·費格丁博士,他也發推表示對新型冠狀病毒高達3.8的R0值感到極度震驚,并對該研究發表了自己的看法。
他認為,如此高的基本再生數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測。然而國內團隊給出R0值為6.47。
國內的數據來自西安交通大學、陜西師范大學與加拿大約克大學等研究團隊,成員背景包括數學、統計學、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。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計計算方法,預測出6.47這個數字。
研究者基于大陸確診人數數據信息對建立的模型進行參數化,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,這些數據取自疫情初期,無法代表實時的結果。在疫情發展中后期,隨著相關部門對疫情管控力度的加大,這一結果隨時會發生變化,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,也有人基于邏輯斯蒂logistic模型對此進行預測。該模型符合病毒感染的大體規律,即開始很快,后面變慢,總感染人數趨于常數。
并且,使用傳統時間序列模型、LSTM模型、多項式模型等來對武漢新型冠狀病毒的傳播人數進行預測,分析武漢疫情發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表《深度學習算法預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的水貂。
這幾天,對于宿主的預測研究有了新的發現,在7日上午,華南農業大學、嶺南現代農業科學與技術廣東省實驗室教授沈永義、肖立華等科研人員,通過聯合攻關,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。
他們對數據庫里已經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,從而發現了穿山甲的可能性。
隨后,再對以前掌握的穿山甲樣本進行回溯,發現了高度相似的病毒,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,能夠協力挖出其它潛在宿主。
“病急”不能亂投醫
在疫情全面爆發開來的這些天里,各個領域的專家利用自身的專業知識積極對疫情展開研究分析,對相關部門的疫情管控與決策制定產生了重要作用。盡管各界專家使盡渾身解數研究新型冠狀病毒,但是基于一些模型的預測結果還是收到了不少的質疑聲。
例如上述的數學模預測模型,聽起來似乎是一個高大上的東西,其實本質上跟在物理學習上遇到的問題差不多,例如預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學模型預測問題。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。
因此所有的預測模型所得的研究結果也無法保證完全的準確度,只是在理想狀態下的一個結果,畢竟現實的不可控因素太多。而根據預測結果對當前的情況采取相應措施,有根據和針對性地防控疫情。
另一方面,任何預測模型的準確性都依賴可靠的數據,就目前情況而言,官方公布數據的真實性對預測結果產生直接影響。但是不少消息反映,官方數據與實際數據相差較大,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,如果提供的數據不準確,是無法科學預測疫情發展的。
雖說現在舉國上下都在期盼著疫情拐點的出現,能夠恢復正常的生活以及工作秩序,但是還是出現了一些“病急亂投醫”的現象。
例如一些“傳統文化”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展趨勢,同時,還出現了大量從易經角度、中醫的“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,但是如果所謂的預測結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,甚至引發不必要的恐慌。
因此,我們在關注各大機構的預測結果以及疫情研究發展的同時,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。