下 传染病与网络爆红热点传播背后的数学模型( 三 )


看上面那张表,举例来说,麻疹的基本传染数非常高,一名患者最高能传染给 18 个人 。表中所呈现的其他疾病的传染性相对较小,对于最近一段时间困扰我们的病毒,现目前估计其 R0 值也相对不算高,不超过 3.8 。
综上,可以更好地理解卫生当局与机构为控制疫情感染而采取的措施 。在任何情况下,科学家的目标是试图减小 R0 的值,或者从一个殊途同归的角度来说,试图把 S(t) 的值降低到阈值 γ/β 以下 。如果我们实现了这一目标,传染病就会被击退 。为此,我们可以从以下几个不同方面着手采取行动:

  1. 降低易感人群的数量以便缩小病毒的潜在传播群体,比如成功研发出疫苗并进行大规模的疫苗接种 。
  2. 增加阈值比例 γ/β 的值,这只能通过两种方式来实现: (a) 提高 γ:通过改善治疗方法从而增加治愈率 (b) 降低 β:β 代表了感染的难易程度,因此通过更有效的卫生健康宣传教育,最主要是通过减少人与人之间的接触机会,而这些也正是这段时间所采取的的措施,譬如停课、远程办公,进制公共聚集,保持社交距离等等 。

下 传染病与网络爆红热点传播背后的数学模型

文章插图

两种可能的感染趋势
还需要考虑一件事,最终该模型的目标是研究函数 I(t) 的趋势,也就是感染人群数量的变化曲线 。而上面那个图显示了 I(t) 函数的两个可能趋势: 它们各自代表两种不同感染情况下上面微分方程组的解 。
很显然,出现峰值的那个趋势对应的是疾病的全面流行,这非常令人担忧也极具潜在的破坏性 。相反,另一条曲线甚至没有随时间而上升,而是从一开始就显示出下降趋势,它表明这个感染病毒悄然而去,很快消失殆尽 。SIR 模型使我们能够区分这些不同的动态 。
但有一件事是 SIR 模型无法告诉我们的,那就是感染所能导致的罹患者人数 。如果你早先有注意到,你会发现 Kermack 和 McKendrick 的 SIR 模型并不对治愈、死亡、隔离作区分 。就 SIR 的方法本身而言,在所有这三种情况下均会发生移出,并且所涉及的上述个体不再具有传染性,而这足以确定函数 I(t) 的趋势 。
如果我们要预测死亡人数,则必须分割参数 γ(即对应于每天转变为 R 移出类型的感染人群的百分比) 。实际上,参数 γ 是移出事件下的三个细分:治愈、死亡、隔离,所分别对应参数的总和 。
期待未来专业研究人员会进一步揭示细节,但我们现在就能够从 SIR 模型里学到令人些许安慰的东西是任何传染病必定会平息,简而言之,感染曲线迟早也必然会向下降低直至完全平息 。

下 传染病与网络爆红热点传播背后的数学模型

文章插图

最后, 向国内和全球所有医卫工作者,特别是奋战在抗疫一线的医护人员致敬,祈祷新冠疫情危机早一刻彻底消失 。