新冠数据增长的秘密

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圖片 大琦

  1月21号,腊月二十七。上午,我在亲属群里连着发了几条消息,每一条都半页长,里面夹杂着好多惊叹号和表情符。
  买口罩!买双黄连!买酒精!提高警惕!过年不要出门聚餐了!这次比非典严重得多!
  不知道家里人当时看到这疯狂轰炸的几条消息之后心里怎么想,他们大概率是觉着,年轻人,还是经历得少,容易大惊小怪。东北离武汉远着呢,传不过来。
  22号确诊两百多的数据出来之后,从23号早上五点,我就在不停地刷手机,几乎每隔十分钟刷一次。我跟父母说,23号的数儿,如果超过500,你们就必须取消原本打算下午出发去南方过年的行程。
  差不多早上八点多,各地的数字陆陆续续公布,加起来慢慢超过500,快到600了。我跟父母说,坚决不能去了,退票。最终,他们气鼓鼓的没能成行。
  6月16号。我在北京。几天前新发地暴发了新的疫情。原本几十天没有新增确诊、各项活动逐渐放松的北京,突然又紧张了起来。可这次,我却为朋友与家人吃了一粒“宽心丸”。

宽心丸


  为什么1月份的时候要卡500这个数字,而到了6月份,新发地的疫情又没那么令人紧张?这涉及流行病学的一个基本问题:某种传染病的传播是遵循什么样的增长模式?
  一般来说,某种事物在人群中传播(这种事物不单单包括疾病,也包括信息、行为等),会沿照一定的增长规律。不同的事物,由于内在性质的不同(比如疾病的不同传染强度、信息的不同传播价值、行为的不同模仿难度),在人群中传播时会表现出不同的增长模式。我们考察它增长的快慢,看的不是每天的绝对数字,而是增长曲线的曲率。
  在不同的曲率中,一个重要的分界是线性:比如,如果一件事连续三天的数字是50、100、150,那么这件事就是线性增长,因为每天相对于前一天的增长量是相同的(都是50)。如果这三天的数字是50、80、100,则是低于线性的增长,因为第二个增量20小于第一个增量30。反过来,如果三天的数字是50、100、170,则是超线性增长。
  为什么线性是一个重要的分界?原因是,只要一条增长曲线是低于线性的,那么它的总量就一定有一个最大值。在未来的某个时候,它的数字只能无限接近这个最大值,而没法超过它。所以,既然一定有一个最大值在等待着,低于线性的增长就不那么可怕。在流行病中,我们希望通过应对措施,把疾病的增长压低到线性下,这样就一定能夺取抗疫的胜利。
  6月份的北京,当连续几天的新增确诊数字为36、36、27、31,这条增长曲线很明显是低于线性的,所以不必过分担心。

指数增长


  其实我们早就懂什么是指数增长:“一传十,十传百”。这便是一条以10为底的指数增长。而我们更熟悉的,是以2为底的指数增长。它更通俗的名字是“翻番”。我们知道,翻番是可怕的。虽然1、2、4、8的序列前几个数字不起眼,但是很快就会有巨大的增量。
  所以,当1月23日的确诊总数超过了500,把1月22日的数字翻了一番;在尚无充分应对措施的情况下,那时的疫情形势真的非常严峻。武汉封城也是在那样的形势下作出的关键决策。事实上,在当时的情况下,即使没有翻番,出现较高的超线性增长,就已经表示疫情形势很不容乐观了。
  几个月来,很多人都听说过一个叫作R0的数,中文名字是基本传染数。在复杂一点的流行病模型里,R0的值就是指数增长的表征,它表示平均意义下,一个确诊患者要传染几个人。如果R0比1大,说明一个患者要传染多于一个人;那么即便我们把第一个人治好了,疾病也会越传越多,我们治不过来。这便是指数增长的区域。而如果我们能够成功地把R0控制在1之下(R0是根据实际传染情况和应对效果动态变化的),一个患者平均传染的人数小于1,那么平均意义下,我们把第一个人治好后,再救治不到一个人便可以了。以此类推,我们的救治工作就会越来越从容。因此,当R0小于1,这样的增长就不再是指数增长,尽管它几乎仍旧是超线性增长(除非R0已经特别小了)。
  但是我们看到,只要不再是指数增长,医疗资源就大体上可以分配得过来;这就是前文所说,即便是超线性增长,施以积极应对,我们也可以不必过于担心。事实上,世界范围内各个国家,从流行病学的角度,也都把R0控制在1以内作为抗疫胜利的一个重要标志。当然,将病例全部清零后,我们才会获得彻底的抗疫胜利。

完胜


  不过,我们知道,当新增数全部清零后,大家还不能马上宣告胜利;需要等新增为零的情况持续一段时间后,我们的抗疫才会大功告成。这个时间,对于新冠来说,14天或28天,也许更长。这个数字,与新冠的“潜伏期”有关;新冠的潜伏期,以现在的研究表明,是比较长的。
  关于不同的增长模式:线性增长、超线性增长、指数增长。还有特别值得注意的一点,那就是,不同的增长曲线,在其初期是极其容易混淆的。比如,1、2、4、8,16;1、4、9
  16、25;1、8、15、22、29。如果没有对增长模式有足够的了解,乍一看这三组数字,你也许会觉得,第三组的增长最可怕,第二组次之,而第一组的增长最慢:它到了第五天才达到16,而第三组数字在第三天就已经到了15了!
  现在你知道,第一条曲线是指数增长,第二条是超线性(二次)增长,而五天就已经有了29的第三组,其实是最慢的线性增长。在第六天,三者的下一个数分别是32、36、36;而第七天则将是64、49和43。看,当斜率很大的时候,线性增长是很能迷惑人的。
  不单单是疫情,我们对增长的理解作用在生活的很多方面。尤其是,当曲线还没有起飞的时候,正确分析增长趋势,从而判断增长模式,往往并不是件容易的事。所谓“见微知著”。
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