◎ 科技日报记者 陈曦
“按现有趋势，EpiSIX预测结果显示，其最后规模在262-357例之间，停时在2022.1.25—2022.1.31之间。这个结果低于疫情暴发第三天时预测出来的规模，说明天津市采取的全民大筛以及封控区、管控区、防范区的划定是有效的，疾控措施跑在了病毒传播前面。”1月15日，南开大学统计与数据科学学院教授黄森忠和团队，在电脑屏幕前盯着山峦起伏般的一组组曲线。他们刚刚更新了天津暴发奥密克戎疫情7天以来的各项数据，依据数学模型开发的EpiSIX传染病传播预测系统“跑”出了前面的结论。
EpiSIX给出的天津本轮疫情预测，采用数据长度为7天（2022.1.8-1.14）。预测停时：2022.1.25-2022.1.31。预测最后规模：262-357例。
系统根据以往其他区域疫情的分析出，1月15日至1月21日这7天是天津疫情发展的关键期，需严密监视其发展，防止出现反弹；若出现反弹或比较长的拖尾，规模可能扩大到360-767例，停时推后一星期到2022年2月上旬。
这份根据系统分析总结的《关于天津市新发新冠肺炎疫情的研判简报》，很快被送到了有关部门，帮助专家们为下一步抗疫工作提供重要参考。
从数据模型中找到病毒传播答案
面对疫情，百姓最为关心的是“这波疫情什么时候结束、会感染多少人？”“源头是什么？”而决策者最想知道的是，“该采用哪些疾控策略控制疫情，在最小影响社会生产生活的情况下，可以有效控制疫情？”“目前采取的措施对疫情的防控是否有效？”……
在“数学流行病学”研究领域，这些问题都可以从一个个数据模型中找到答案，研究者会建立起不同的模型来模拟病毒传播的趋势。
2021年11月，奥密克戎在南非“一露头”，就被黄森忠团队死死盯住。
来自世界各地有关奥密克戎传播的各种参数，陆续被输入EpiSIX传染病传播预测系统，通过不断的优化调整，一个针对奥密克戎高传播力、隐匿性强等特性的传播预测系统逐渐成熟。
“新冠肺炎的确诊患者是坐标系中的黑点，同一天出现的黑点堆积成高低不一的柱状线段，即单日确诊病例数；柱状线段顶端相连，便形成了一条蜿蜒曲折的波线。”黄森忠指着电脑上的一幅统计图表向记者介绍，“看似不相关的数据都有数学化的表达，通过模型分析，就能找到其关联，并且做出一些判断。”一条条曲线的背后，都预示着人类与病毒作战的走势。
1月10日，黄森忠团队第一次把天津本土病例数据输入系统后，跑出来的结果不容乐观。
EpiSIX预测结果显示，其最后规模在300—600例之间，若出现偏轨，则规模可能最多达到1500例左右。
同时，模型分析也再次印证了奥密克戎传播力强、隐匿性强的特性。2021年12月28日回到河南安阳的学生病例，显示该感染发生在首例发现时间1月8日的10天前。这与黄森忠团队推算出的“失觉期”不谋而合。
“我们发现，自2020年夏以来的新发新冠肺炎疫情都存在一个‘失觉期’，即首例患者被感染和确诊的时间间隔大多在10-14天之间。”黄森忠表示，“精确估算‘失觉期’，对后期追踪密切接触者的效率有重要意义。”
“至今数据显示疫情趋势向好，说明我们与病毒‘硬刚’中占据了上风。”黄森忠解释，前三轮大筛的结果也显示，目前新增病例仍主要集中在津南区，新发现的感染者感染来源清晰，这说明天津市采取的疾控措施是及时而且有效的，没有跟在病毒后面疲于奔命的“救火”，而是赶在病毒传播前面，阻断它们的道路。
从最优系统参数到最优疾控策略
从2003年“非典”时期，黄森忠开始对“数学流行病学”产生兴趣。当时这个学科在中国还是新兴领域。经过多年研究，其团队积累了大量分析各类传染病的数学模型，2010年前后开发出传染病预测系统。
“其实全球各个预测系统背后的数学原理是相似的，经典模型名为SEIR模型。”黄森忠介绍，这个模型建立的过程需要研究者加入各种各样的参数，构建出一个地区、一座城市或一个国家的虚拟样本。同时还要尽可能还原真实的场景，因此会在模型中加入当地人居住特点，不同病例出现的特殊场景，以及地方管理者随着病例数变化对疾控力度的调整等。
最后，让病毒在虚拟世界里“传播”，不断的优化系统的参数，最终得出一个针对某种病毒的传播预测系统。
有了多年积累，在2020年新冠疫情暴发伊始，黄森忠很快就带领团队开发出针对新冠病毒的EpiSIX传染病传播预测系统。通过反复计算和验证，一点点摸索新冠病毒的传播规律，该预测系统在不断修正中获得更强大的预判能力。
2020年6月13日出现的北京新发地疫情，黄森忠团队在北京新发地出现疫情3天后作出预判，该轮疫情规模在450-1350例之间。几天后，预判更新——疫情将于7月10日之前结束。事实验证了预测系统的准确性，7月6日，“清零”消息传来。最终，新发地疫情涉及的感染者数量也基本接近最初预测的结果。
疫情到来时，设置封控管控防范区域是最有效的阻断病毒传播的策略，然而这种为社会运转按下“暂停键”的代价巨大。因此何时发布解封政策，也是政府疾控部门面临的重要决策。
“解封早了可能出现反弹，解封晚了，又影响社会经济发展和老百姓的日常生活。”黄森忠说。早在2020年疫情刚刚平息，黄森忠就开始思考从社会总成本的角度出发，寻找最优的疾控策略。
团队选取了两个数字进行比较，其一是确诊患者的平均治疗费用，其二是减少一个潜在患者的平均预防费用。“当前者远小于后者时，就可以采用一种‘开关式’的控制的疾控策略，即放松对普通民众的预防措施，而对确诊患者依旧实行严格的隔离措施。”黄森忠表示，团队正在每天密切关注疫情走向，希望通过科学的分析，为国家新冠疫情防控做出贡献。
图片由南开大学提供
来源：科技日报