Уравнение жизни: как математика помогает при COVID-19 и других катастрофах

Это лучший инструмент, который у нас есть, по словам доктора. Марк Флегг, математик из математической школы Монаша.

Доктор. Флегг комментировал использование математических моделей для определения политики и анализа данных о COVID-19; модели, подобные тем, которые были опубликованы на этой неделе исследователями Института Доэрти.

Обнародованные во вторник, премьер-министр Скотт Моррисон заявил, что данные подтверждают принцип «сглаживания кривой», добавив, что "Австралия была на правильном пути."

"Это [данные] поможет нам спланировать выход на данный момент и, безусловно, на ближайшие недели… урок прост – мы должны продолжать делать то, что делаем," Премьер-министр сказал.

Основная цель моделирования – изучить возможные стратегии сглаживания кривой. Ученые и разработчики моделей работают вместе, чтобы решить проблему поиска стратегии, которая позволяет достичь желаемого выравнивания наиболее эффективным способом с наименьшим влиянием на общество.

Доктор. Флегг согласен с тем, что данные, которые мы начинаем получать, говорят о том, что у нас «все хорошо» в Австралии.

"Моделирование дает нам лучший инструмент для оценки того, что мы подразумеваем под словом «дела хорошо», когда смотрим на данные, оно обеспечивает контекст для данных," Доктор. Флегг сказал.

"Без модели люди могут волноваться, потому что общее число подтвержденных случаев продолжает расти. Важно понимать, что все модели предсказывают одну и ту же форму кривой, которая представляет количество инфицированных людей. Свидетельство того, что кривая сглаживается, не означает, что число инфицированных сокращается рано. Напротив, если мы успешно сгладим кривую, мы ожидаем увидеть уменьшение числа инфицированных людей через более длительный период времени, чем если бы мы не принимали никаких мер для остановки вируса. Согласно моделям, мы узнаем, что кривая сглаживается, когда мы увидим изменение скорости новых инфекций. Нас интересует отклонение роста числа инфекций от экспоненциального роста."

"С конца марта мы однозначно наблюдаем снижение количества новых подтвержденных случаев. Это хороший знак. Скорее всего, снижение связано с мерами, которые затруднили передачу инфекции от путешественников. Важно не расслабляться. Как показывают модели и исторический опыт, число инфекций может возрасти, если мы изменим свое поведение. Это потому, что у большинства австралийцев до сих пор нет иммунитета к COVID-19."

Для доктора. Флегг, старший преподаватель прикладной математики, специализирующийся на математической биологии, роль математики в принятии мудрых решений, когда дело доходит до кризисов, подобных тому, с которым мы сталкиваемся, подобна фундаменту дома; их обычно не видно но без этого дом рушится.

"Исторически сложилось так, что мы видим математические умы и их подход к общественному здравоохранению, Флоренс Найтингейл – хорошо известный пример, который может привести к эффективным медицинским стратегиям с очень положительными последствиями."

Математическое моделирование болезней человека не ново, просто незнакомо широкой публике.

Те же идеи моделирования, которые используются для вспышки COVID-19, были придуманы около 100 лет назад такими исследователями, как Рональд Росс и Уильям Хамер, и широко использовались для успешного моделирования большинства инфекционных заболеваний 20-го и 21-го веков, что привело к эффективные меры контроля. Идея использования математики при распространении болезней в целом восходит к 18 веку.

Аналогичным образом, по словам доктора. Флегг, такие стратегии, как социальное дистанцирование, не новы.

"Они не беспрецедентны по своей эффективности – социальное дистанцирование использовалось с большим успехом для борьбы с испанским гриппом 1918 года, спасая множество жизней."

моделирование пандемии позволяет делать прогнозы относительно результатов (в частности, инфекций, а также экономических и социальных результатов) конкретных вариантов действий.

Это дает нам некоторое представление о том, какие действия приведут к наименее нежелательному результату.

Это не всегда означает, что мы будем принимать правильные решения, но, по крайней мере, решения будут информированы.

По словам доктора. Флегга, тип модели, который может быть применен в данном контексте, сводится в основном к двум фундаментальным вопросам, на которые разработчики моделей должны ответить после консультации с экспертами в различных областях, а затем перевести их в математические утверждения:

  • Что вы хотите узнать из моделирования?
  • И – как вы думаете, действительно ли работает система, которую вы моделируете??
  • "В настоящее время имеется много информации, которая отвечает на второй вопрос – хотя предположения всегда должны быть открытыми для обсуждения, – но первый вопрос оставляет открытыми многие возможности для исследования, которые теперь могут быть широко изучены исследователями по всей стране, поскольку данные экспертов был выпущен," сказал доктор. Flegg.

    Например, как индивидуальные взаимодействия и практики между людьми, такие как рукопожатие и дистанцирование, количественно влияют на скорость передачи? А как насчет других конкретных стратегий? Чтобы ответить на некоторые из этих вопросов, можно написать новые или адаптированные модели с разными направлениями и направленностью, которые позволят различать более разнообразное человеческое поведение.

    Для решения некоторых сложных вопросов математики могут использовать более широкий набор методов. Например, стохастические модели были важны, когда “ шум ” играет роль в предсказаниях модели (и часто для этого нужен натренированный глаз), но иногда также использовались симуляции на основе правил.

    "Есть много разных подходов, и они в основном зависят от того, что вы хотите исследовать," Доктор. Флегг сказал.

    В правительстве уже есть преданные своему делу математики, которые занимаются именно кризисами, такими как COVID-19, и другими кризисами, с которыми сталкивается современный мир; например, Статистическое бюро собирает данные для использования в моделях, а исследователи в CSIRO, а также во многих других университетских и неуниверситетских учреждениях постоянно моделируют широкий спектр явлений и исследуют множество сложных количественных вопросов из многих областей, таких как наука. , промышленность, экономика, машиностроение и многие другие. Работа этих математиков используется для улучшения качества нашей жизни.

    "Скорее всего, если вы спросите, почему это так?" или "Интересно, что будет, если ..?" где-то есть математик, который пытался включить описательные уравнения в модель, чтобы ответить на вопрос," Доктор. Флегг сказал.

    Решение кризиса, подобного пандемии COVID-19, – многогранная научная задача.

    "Математика и модели имеют фундаментальное значение для этого процесса, но они также в значительной степени зависят от открытий в других науках," сказал доктор. Flegg.

    В Dr. По мнению Флегга, математические модели на уровне населения, подобные тем, которые используются для борьбы с COVID-19, могут использоваться для решения конкретных вопросов, но не отражают нюансы индивидуального разнообразия; владелец малого бизнеса, перегруженный учитель, медицинский работник, который также должен заботиться о пожилых членах семьи. Правительство заняло соответствующую позицию, когда дело доходит до использования математического моделирования при принятии решений. Он только информирует, но не определяет принятие решений, когда дело доходит до защиты от медицинской катастрофы, связанной с COVID-19. В конечном итоге правительственные решения в это время должны приниматься с учетом приоритета благополучия людей по всему спектру переживаемых страданий.

    Мы все еще узнаем о коронавирусе, и существует высокая степень неопределенности в отношении его передаваемости и серьезности, как сообщают ученые, возглавляющие усилия по моделированию. Теодор Во, также из математической школы Монаша.

    "Моделирование пытается достичь наилучшего результата в ужасной ситуации," он сказал.

    "Учитывая всю неопределенность и неизвестность, как мы можем минимизировать количество жертв, замедлить распространение вируса и минимизировать нагрузку на систему здравоохранения??"

    По словам доктора. Во-первых, текущая модель показывает, что мы на правильном пути, применяя меры социального дистанцирования.

    И это было дополнительно подтверждено данными из стран, которые опередили Австралию по прогрессированию инфекции и рано начали меры социального дистанцирования, таких как Южная Корея.