用简化版SIR模型理解防疫政策

《模型思维》,作者:[美国]斯科特·佩奇

原文首发于同名公众号。

前段时间在《模型思维》中看到关于流行病传染模型——SIR模型,这个模型同样适用于新冠病毒,因此,了解这个模型可以让我们更好理解当前的防疫政策。

SIR模型

人们为了研究流行病的传播创造了不少模型,处在中心位置的就是SIR模型。它将人群分成三类,包括易感者(Susceptible)、感染者(Infective)、痊愈者(Removal)。

为了简化这个模型,假设痊愈者会重新变成易感者,即治愈疾病不会产生免疫力。这个也跟新冠疫情类似,痊愈后还是可能会二次感染。简化后的模型如下:

图片取自《模型思维》

I_t:时间t上的感染者
I_{t+1}:时间t+1的感染者
P_{contact}:传染病的传播概率
P_{spread}:传染病的接触概率
N_{POP}:相关人群,即易感者、感染者和痊愈者的总和。
S_t:时间t上的易感者
P_{recover}:传染病的痊愈概率

公式可以理解成,下一时刻的感染者数量,等于当前时刻感染者数量,加上新增感染者的数量,减去痊愈者的数量。

基本再生指数

科学家定义了基本再生指数R_0

图片取自《模型思维》

如果R_0大于1,即扩散概率(传播概率和接触概率的乘积)大于痊愈概率,那么感染者将不断增长直至感染整个人群,而R_0小于1,则扩散概率小于痊愈概率,痊愈者越来越多,感染者将逐渐减少至消失,即病毒将消失。所以R_0是疾控中心制定政策的重要依据。

超级传播者

要说明超级传播者,我们引入矩形网格网络(棋盘格)与中心辐射型网络进行对比说明。

假如每个人都会与ta有连接的人接触,那么中心辐射型网络中,处于中心的人的扩散概率将远大于其他人,故而称超级传播者。

图片取自《模型思维》

超级传播者不一定是社交明星或“人脉”特别广的人,更可能是从事某种特定的行业职业,比如收银员、银行柜员等等,这类职业使TA会与属于不同社交网络的人接触。

防疫政策

防疫的核心是使基本再生指数小于1,而且越小越好。从基本再生指数的定义可以看出,要想降低它的值,可以从三方面入手:

  1. 降低接触概率,所以我们要把感染者隔离,并且减少易感者之间的接触,戴口罩,勤洗手等等,毕竟人群中不知道会不会潜伏者未被发现的感染者。如果我们可以尽可能把人群中隐藏的感染者发现并隔离,那么易感者才能安全,保持一定的接触。
  2. 降低传播概率,即降低感染率,所以我们要打疫苗。疫苗接种存在一个阈值(V),通过一系列复杂推导,V≥(R_0-1)/R_0。只要疫苗接种率达到阈值,我们就实现了所谓的“群体免疫”,即使少部分人没有打疫苗,也能阻断病毒传播。
  3. 提高痊愈概率,这就需要我们研制出特效药,这个在目前来看还是遥遥无期,指望不上了。

此外,针对“超级传播者”的职业,我们不能降低他们接触概率(毕竟经济要运行),故而这部分群体必须优先接种疫苗,降低传播概率,从而降低带来的影响。

©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
【社区内容提示】社区部分内容疑似由AI辅助生成,浏览时请结合常识与多方信息审慎甄别。
平台声明:文章内容(如有图片或视频亦包括在内)由作者上传并发布,文章内容仅代表作者本人观点,简书系信息发布平台,仅提供信息存储服务。

相关阅读更多精彩内容

友情链接更多精彩内容