本文是文章的翻译 特别报告:推动世界对Covid-19的回应的模拟 发表于 nature.com. le 2 avril 2020.

新冠肺炎

预测大流行演变的模型如何?

不同的方法共存以模拟CVIV-19流行病的传播和社会疏散措施的影响。但所有面临的不确定因素和格拉里数据。

David Adam.

当尼尔弗格森S’est rendu à la ré英国总理在10个唐宁街,à Londres, à la mi-mars, il é更多ès de la pandémie de Covid-19 qu’他没有想到。尼尔弗格森,épidémiologiste et mathématicien à l’伦敦帝国学院,然后ésenté政府成员最后一个r ésultats des modè由他开发的é团队模拟冠状病毒SARS-COV-2在英国人口中的繁殖。不到36岁 小时后他说çait sur Twitter qu’il avait de la fiè触摸。在Coronavirus的正面测试遵循4月份ès。研究人员Charg.é du suivi de l’épidémie était devenu une donnée以自己的modèTHE [NDT:像鲍里斯约翰逊总理,重症监护6 avril]

尼尔弗格森是l’英国最着名的科学家之一– et même dans d’autres pays –关于modélisation de l’épidécovid-19和l’差异影响é政府的行动évolution. « 这几个月有été extrêmement intensifs et épuisants », dé克莱尔尼尔弗格森继续é à在整个努力工作ée la maladie –幸运的是énigne. « Je n’自1月中旬以来,没有一天休息。 »

很少研究’avè也有影响力’政治行动而不是这些。当数据时ées actualisées du modèle de l’équipe de l’帝国学院有révélé que le système de santé英国会很快潜水écovid-19的严重案例,可以面对à plus de 500 000 décè如果政府没有采取任何行动,鲍里斯约翰逊总理差不多édiatement annoncé对D严格的限制é投资人。 même modèle suggé那,没有快速行动,É美国可以接受2.2 millions de décès. Ces résultats ont été partagé与白宫和新的社交偏移指令迅速关注。

模拟死亡人数Covid-19英国美国

由伦敦帝国学院的3月中旬开发的模型,伦敦在英国的CVIV-19预测超过500,000人死亡,美国在美国超过220万。缺乏措施遏制疫情的传播。

自然

世界各国政府’支持数学预测é垫子引导他们的décisions face à cette pandé米。计算机模拟不代表ésentent qu’一些分析进行了ées par les équipes de modé在这场危机期间,注意尼尔弗格森,但他们构成了一个élé越来越重要’é政策。但是,它是否警告了关于FA的很多信息çSARS-COV-2传播仍然是未知的并且必须être estimées ou supposées, ce qui limite iné最可靠的可靠性é et la précision des pré专出。 ANT版本érieure du modèle de l’例如,帝国学院认为Covid-19 V-2 serait du même ordre de gravité这种流感’住院。这个估计’est évidemment révélée incorrecte.

mod的相关性élisations de la pandémie pourrait n’être vé只有几个月或多年的速度é只要。但要了解mod的价值èles de l’épidémie de covid-19,这是必不可少的é雕刻它们是如何骗局ç我们和假设èses ils reposent. « 我们构建代表ésentations simplifiées de la réalité. Les modè不是水晶球 », déclare Neil Ferguson.

mod的基础知识élisation du Covid-19

很多mod.è模拟疾病的繁殖是干净的à chacune des é研究人员团队é已从安尼昂发展ées。但他们的数学原则éMatics是相似的。他们是背景és sur la compré如何和 à什么节奏的个人在三个之间传球états principaux : susceptibles d’être infectés (S), infectés (I), ou guéris (R, pour 回顾)或死亡。 r群是présumé immunisé对抗病毒,因此不能传递’感染。患有免疫力的人é自然属于également à ce groupe.

摩擦è最简单的SIRS基于假设èses de base grossiè例如,每个人都有mêmes chances d’être contaminé由受感染的人ée因为人口完全和统一ément mélangée,疾病的人都是é也传染直到’à leur décès ou leur ré建立。摩擦èles plus avancéS,作为Pr的基础é量化愿景包括é伙计期间的政治蛋糕需要éMIE,细分较小的群体中的人口– par âge, sexe, état de santé,就业,联系人数, etc. – pour dé更精细地满足哪些,何时和où.

根据年龄和地点建模社交联系人数量

这种伦敦卫生学院和热带医学型号规定了中国在没有措施的情况下遏制病毒的蔓延的人的每天社会接触人数,按年龄和接触地点。这些数据作为模拟流行病的繁殖的基础。

自然

À partir d’informations détaillé是尺寸和密度é人口,金字塔â运输,r的大小éseaux sociaux et l’医疗保健提供é, les modé读者建立一个réplique virtuelle d’une ville, d’une région ou d’一个全国使用équations différentielles pour ré人口群体的运动和相互作用’空间和时间。然后他们â这个虚拟世界中的病毒并观察到的事情évoluent.

但是这一切都是é灌道不能的信息être que très grossièrement estimées au début d’une épidé作为速度étalité –受感染者的比例ées qui meurent –, et le « 基本的复制率 » (R0) –受感染者的平均人数éE将传递病毒。摩擦élisateurs de l’帝国学院,例如使用过é dans leur rapport du 16 mars 以下估计数 : taux de létalité de 0,9 % (un chiffre ajusté aux données démographiques spé英国),r0 在2到2.6之间和时间d’平均孵育SARS-COV-2 5.1天。他们有également supposé那个人é在4.6天后可以保持传染性ès les derniers symptô我的,感染人ées sont déjà可能会传递病毒12 heures avant de dé发展疾病的迹象,后者组是50 比公关更加感染écédent. Ces chiffres dépendaient eux-mêmes d’autres types de modé读数提供épidé正在尝试的病理学家é重建大约属性étés de base du virus à partir d’informations incomplè来自不同的é伙伴的早期阶段的国家émie.

一些参数ètres, quant à eux, doivent être entièrement supposés. L’équipe de l’Impé例如,里亚尔学院,’hypothèse qu’il n’existe pas d’immunité自然反对Covid-19–因此,整个人口始于群体(易感)–并且从疾病中恢复的人被免疫ées contre une réinfection à court terme.

模拟R.éalisée à l’aide de ces paramè总是总是给mêmes pré专出。但是被称为mod的模拟è随机注射有一点机会– par exemple un « lancer de dé virtuel »看看我在群体中是否感染或不是本集团的人’他们见面。它导致了à un éventail de ré仿真是前的可能烟雾écutée plusieurs fois.

它存在également différentes faç模拟个人的行为。在mod.èles « à base d’équations »,个人是ré人口群体的缔约方。但à衡量该群体分割é在亚组中越来越小,更加代表é女性更好éter la réalité, les modè变得越来越复杂。另一种方法是à utiliser une méthode « basée sur des agents »每个人都在é根据自己的r地点和互动ègles spécifics,有点像游戏的角色vidéo Les Sims. « 一些代码行就足够了à dé弥漫代理人的行为 »向伊丽莎白猎人解释,他们在mod上工作è疾病的繁殖à l’université de Dublin.

摩擦èles à base d’代理商繁殖了ê我的城市类型,ré或虚拟国家比那些人’appuient sur des équations diffé租金,但每个人都能表现çon différente à un moment donné或在相同的情况下。« Ces modèles sont extrê家庭中的家伙ées », précise Kathleen O’Reilly, épidémiologiste à l’École d’hygiène et de mé伦敦的热带码头(LSHTM)。« 改变关于M的组成的信息énages, la faç我们是谁的人é上班的地方,是什么’他们做周末, etc. »例如,LSHTM研究人员,’伦敦大学学报’université来自剑桥,英国,收集数据é关于社会联系人ès de plus de 36 000志愿者在背景下’公民科学项目é通过BBC,无线电漫射器和Télé国家愿景在英国。一些mod.é读者帮助英国政府使用é这套数据ées, 谁有fait l’objet d’une prépublication en février.

什么mod.èle choisir ?

L’équipe de l’帝国学院使用é à la fois des modèles basé在代理商和mod上èles basés sur les é模拟伙计é新冠肺炎。 r.ésultats présentés le 16 mars pour éclairer les dé英国政府案件使用é 一个mod.èle à base d’建于2005年的代理商 看看会发生什么ï如果H5N1禽流感变成人类之间容易蔓延的版本(2006年,这个米ême modèle a été utilisé pour é研究英国如何以及États-Unis pourraient 至少énuer l’impact d’une pandé静音致命的流感

2005年,尼尔弗格森 déclarait à la revue 自然什么a collecte de données détaillé在人口上ïlandaise é比mod编程更困难èle lui-même. Ce code n’a pas été publié当他的预测équipe sur la pandémie de Covid-19 ont été首先公开ère fois, mais l’é团队与微软合作才能穿上’在代码中的顺序并使其可用,解释说明’épidémiologiste.

尼尔弗格森

尼尔弗格森

©帝国学院

26日 3月,尼尔弗格森和他的équipe ont publié 全球预测’基于MOD的Covid-19的影响èle plus simple basé sur des équations。这个mod.è四只猫的个人égories : S, E, I et R, où E dé签署有人été exposé病毒,但尚未传染。« 他们给出了全球数据在很大程度上 », explique l’épidéMiologist Azra Ghani,谁制造également partie de l’équipe de l’Impé里亚尔学院。例如,全球建议预测èrent que si les États-Unis n’没有措施对此病毒他们将知道2.18 百万死亡。相比下, 仿真PR.écédente basée sur des agents,R.éalisée en utilisant les mêmes hypothè他的死亡率é和繁殖的数量,估计à 2,2 百万的décès aux États-Unis.

差异érents types de modè有自己的优势和劣势,解释了Vittoria Colizza,Modélisatrice à l’皮埃尔路易斯研究所’épidémiologie et de santé巴黎,建议法国政府çAIS在目前的危机中。« Cela dé从你想问的问题中挂起 », explique-t-elle.

差异érence majeure ré一边的数量’individus que l’on s’attend à voir agir de la même façon dans le modè这。将人群进入Homog群体ènes dans un modèle basé sur des é遗迹使计算更简单,更快,因为模拟n’不需要用résolution fine à l’échelle de l’个人。当Vittoria Colizza和他的é团队想测试对速率的影响’感染t的群体élé强制性的法国人口的一大部分工作ç例如,易于使用é un modèle basé sur des équations. « Nous n’无需遵循每个人éparément et de voir s’他花时间在工作或à l’école », précise-t-elle.

虽然,在这种情况下,投影不会发散énormément selon l’接近选择,很自然地想知道模拟是否可靠。不幸的是,在一个傻瓜里é米,很难’obtenir des données –例如百分比ré感染的人口é –这使得可以判断投影’un modèle.

« 您可以进行筛选并将其与数据进行比较ées observées. Mais le problème, c’est que nos systèmes de suivi épidé病理学非常糟糕 »,解释了John Edmunds,Modélisateur au LSHTM. « 信号壳总数és est-il exact ?不。至少在某个地方 ? Non plus. »

« Les pré在一个期间制作的愿景épidé很少检查mieées pendant ou après l’événement. Ce n’est que récemment que les pré愿景主义者已经开始了é à mettre à disposition les ré颂歌,代码,数据ées et les modèles utilisés pour une analyse rétrospective », ont éCrid John Edmunds和他的équipe l’année dernière dans 一篇文章 qui é尊重PR的表现é在此期间的愿景’épidémie d’埃博拉在2014-2015在塞拉利昂。他们到了és à la conclusion qu’il était possible de prévoir de manière fiable l’évolution d’une épidémie一两周à l’推进,但不再是因为’incertitude inhé养老金和缺乏对参数的知识ètres de l’épidémie.

最小化’impact de données incomplètes et d’hypothè它不正确,modé读者执行G.éné数百个不同的模拟,修改了égèrement les paramètres d’entrée à chaque fois. Cette « 敏感性分析é » vise à éviter que les résultats du modèFA的波动çon importante lorsqu’une seule donnée change. Et pour éviter de s’按单个modèle,解释尼尔弗格森, le gouvernement britannique a suivi les conseils de plusieurs groupes de modélisation, dont des équipes de l’帝国学院和 lshtm.. « 我们都来了és à类似的结论 », affirme l’épidémiologiste.

赌注à模拟日

他们édias ont laissé entendre qu’une mise à jour du modèle de l’équipe de l’帝王学院é3月份的目的été鼓励英国政府的重要因素à改变你的伙伴政策é米。研究人员有’abord estimé que 15 % des cas hospitalisés devraient être traité重症监护,但随后更新é ce chiffre à 30 %, chiffre utilisé dans la premiè释放他们16岁的工作 mars. Ce modè告诉他系统ème de santé英国人,有点超过4 000密集的护理床,将是ébordé.

到目前为止,政府官员à évoqué la stratégie de « l’immunité collective », consistant à让疾病在prot中传播一切égeant les personnes âgées (les plus à risque), afin qu’很多人都被感染了ées et, une fois guéries et immuniséES,阻断病毒的繁殖,提供免疫力é collective à人口。但领导者已经改变了é当然看到了新的数字,然后强加了é社交隔离措施。那是批评者é :为什么社会偏移n’a pas été discutée plus tôt ? Pourquoi un dépistage à grande échelle n’a-t-il pas été mis en place ?和为什么modé读者最初保留了15个数字 住院期间重症监护的百分比,étant donné qu’1月份的文章已经显示出来é que plus de 30 % d’一小群中国病人住院病éS为Covid-19所需的重症监护 ?

据尼尔弗格森说,L’的重要性à jour du modèle de son équipe a peut-être été exagérée. Mê在此之前,他解释说,modèles indiquaient déjà只有当Covid-19 n’était pas freiné,他可以在课程中杀死大约五百万英国公民’année à来到单位é重症监护ébordées. Les é研究员团队咨询ées avaient discuté de la possibilité d’étouffer la pandé通过社会疏远的措施,政治家们担心它只会击退了所有物品ée de l’épidémie, et de faç我们再次更加巨大,后来’année. La géné像喇叭一样测试ée du Sud n’a pas été envisagée,但是,据尼尔弗格森(C Neil Ferguson)’部分是因为’英国卫生机构肯定é向政府成员’它无法做到’增加电容器éS测试足够快。

至于数据é中文重症监护,médecins已结束4月ès les avoir examiné只有一半é des cas semblait né考虑重型人工呼吸者 :其他人收到了’oxygè在压力下,而n’avaient donc peut-être pas besoin d’一张重症监护床。在这些数据的基础上ées et de leur expérience en matiè病毒肺炎,méDecins已建议é aux modé读者遏制èse de 15 %重症监护病床。

界定的变化介入一周écédant la pré尼尔弗格森代表é来自英国政府à唐宁街。 mé曾经é à leurs collè意大利豪华鸟é在h的情况下ô皮塔饼从P北部é然后九个细胞有警报é que l’oxygè在压力下不起作用,那30 严重住院病例的百分比éS会在一个统一中需要人工呼吸器é重症监护室。 Neil Ferguson断言他Mod的死亡人数的预测èle n’ont pas énormément changé après sa mise à一天,因为D的很大一部分écè预期应该是假设的és survenir à domicile plutôt que dans les hô皮塔饼。但是理解éhension de la façon dont le système de santé serait débordé et l’expé戏剧性的经历’Italie ont conduit à une « 烈心焦点 »,解释尼尔弗格森 :领导者很快就晒太阳é社会疏远措施。

社会疏散措施对Covid-19繁殖次数的影响

根据伦敦帝国学院的模型,不同的措施可以减少病毒的实际繁殖的数量 - 将患上病毒的人感染近4至约1。

自然

测试是nécessaires

作为à研究人员更多地了解有关病毒的措施,他们à日常变量clés。在26日的报告中 mars sur l’世界影响力的Covid-19,L’équipe de l’帝国学院如此修订à上升其对r的估计0 du 16 3月来定位在2.4和3.3之间。和在 报告30 3月在11个欧洲国家的病毒繁殖éens,研究人员’ont placé在3的范围内à 4,7.

但是Mod的一些重要信息仍然无法进入é读者。可靠的考验来了解 一个后念 qui a été infecté sans présenter de symptômes –因此,这可能être comptabilisé在个人r中établis dans le modèle –会改变mod的游戏é伸展,并可以修改érablement les prévisions de l’évolution de la pandémie, déclare John Edmunds.

强调nécessité de tels tests « sérologiques » (ces tests détectent la présence d’由系统产生的抗体ème immunitaire en réponse à l’感染和谁保持公关é曾经病毒éradiqué), les travaux de l’équipe de l’épidéMiogart Sunetra Gupta,的’université d’牛津,英国,Suggèd的表écès enregistré在英国可以对应à une gamme de modèles de SIR, dont 一个假设数百万人的人éjà été infectées sans avoir présenté de symptômes。只有测试érologiques, qui révè缓慢通过感染ées,将能够制作光明ère sur le taux réel污染人口。

它存在é还有另一个未知’importance : comment les gens ré符合自由限制é qui leur sont imposées,如果这些限制ré导致传染性联系人和科学家一样多’espèrent. 民意调查êtes menées en Chine例如,表明武汉和上海的公民在七至九次与D较少的日常接触之间有7至9倍。’禁闭期间的其他人é par les autorités。 Marco Ajelli,谁étudies传染病的传播àBruno-Kessler基金会,à三十,意大利,以及谁有守卫é cette étude, déclare que les modèles de l’帝国学院和LSHTM似乎已经假设了é日常联系人的变化« à peu près » conformes à ce qui a été observé在中国,虽然有关这些mod的文章élisations ne l’不要清楚地表明–虽然施加了社会疏远措施ées à Wuhan aient été比那些适用的更严格ées en Europe.

根据’équipe de l’帝国学院,如果所有国家都采用阶层é严格的社会疏远épistage et d’感染病例的分离é在他们的水平之前écès n’达到1人中的2人 000 每周000,死亡总数éS在世界上的Covid-19可以être limité à moins de 1,9 million d’ici à la fin de l’année. Et, le 25 去年3月,尼尔弗格森正在出现« 合理的信心 » dans l’hypothè根据哪个总数écè在英国仍然是inférieur à 20 000 [NDT : le 19 avril, 英国占PRès de 16 000. morts à l’hôpital, 在......之外écè退休回家和à domicile].

尼尔弗格森断言大多数国家的火星中实施的遏制措施’Europe ont déjà permis de ré杜兰特SARS-COV-2作为PR的传输é看到。但是这个社会宿休留在多长时间应该留在多长时间的问题是各国的主要国家é经济和桑特é他们密闭的公民的心理和身体és.

为了’时刻,限制限制病毒的繁殖,但是é这些措施[ndt:visée le 11 在法国可能会领导à une deuxième vague de la pandémie plus tard dans l’année ou l’anné接下来,就像建议ère un modèle de l’Imperial College.

第二波Covid流行病19

帝国院校的模拟表明,建立的社会疏远措施可能是足以不压倒卫生系统的能力。但是,在年底,预期疫情的第二波。

尼尔弗格森 Esp.è在实践中,各国可以遵循’exemple de la Corée du Sud, qui a réussi à通过应用测试政策,对社会偏移的较低版本较少à grande échelle et en traç感染者的蚂蚁联系人ées。只有监测étroite des régions au moment où elles lè风限制,就像c’是中国湖北省的情况,将允许modé读者提供信息écessaires pour prévoir les conséquences à来自伙计的长远émie.

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