圣彼得堡理工大学和流感研究所科学家建立了冠状病毒传播的数学模型

17-04-2020 61

阿列克谢·博罗夫科夫:冠状病毒传播的乐观和悲观预测高峰值之间相差50倍。

冠状病毒感染传播的数学模型由圣彼得堡彼得大帝理工大学(下称“圣理工”)NTI能力中心、生物医学系统与生物技术学院的科研人员联合斯莫罗津采夫流感研究所专家共同开发,NTI能力中心的部分合作单位也参与了项目研发工作。该数学建模项目由圣理工分管前瞻性项目副校长、圣理工NTI能力中心主任阿列克谢·博罗夫科夫领导。

该数学模型与俄罗斯联邦卫生部协调开发。此前,圣彼得堡市副市长弗拉基米尔·克尼雅基宁已就模型应用结果向市长亚历山大·贝格洛夫报告。

该项目的系统性研究工作从2020年2月3日开始,通过SEIR模型(Kermack–McKendrick模型)完成建模,这是一种建立在微分方程系统用于描述危险流行病传播的经典模型,考虑以下内容:

  • 人口中易感者的初始比例;
  • 潜伏期的置信区间;
  • 易感者数量/潜伏期内个体数量/感染者数量/康复者数量;
  • 恢复系数/过渡到感染者的系数/个体接触系数等许多其他参数,以及基于空间多代理人模型。

为了校准数学模型,专家们对中国武汉地区、“钻石公主”号邮轮、意大利等地的冠状病毒感染传播情况进行了持续研究以及高度准确的描述。这是“Model & Expert Learning”的具体收敛过程。

科学家预测,圣彼得堡的冠状病毒感染疫情可能持续到2020年6-7月,即从首例确诊之日(3月4日)算起的4-5个月。总持续时间将取决于卫生与流行病学措施的有效性,这些措施可减少发病高峰期的病例数量以及卫生系统的负担。阿列克谢·博罗夫科夫指出:“按照乐观预测,引入防控措施,例如自我隔离、远程学习、准隔离、对出现感染的宿舍和医院进行绝对隔离观察等措施;相较于没有引入防控措施的情况,两者高峰值可相差50倍。感染者的数量可以从4万增加到破纪录的200多万,这个数字已经是任何一个医疗系统都无法负担的。”

Alexey Borovkov

专家认为,关于减轻防控和自我隔离措施的讨论仍然为时过早。阿列克谢·博罗夫科夫总结道:“短短三周内的结果就有可能发生五倍的变化,如果完全取消防控措施,可能会导致感染者数量不受控制,几乎是无法控制的指数级增长。"