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可预测性:能否精确预测一场蔓延中流行病的转折点和终点?

种群与进化 2022-05-20 v2 物理与社会

摘要

不,不能。流行病传播的特点是呈指数增长动态,这在本质上是不可预测的。在转折点实际达到之前,无法确切计算出感染人数增长停止并开始下降的时间;转折点之后,也无法确切计算出流行病的终结时间。一个带有隔离措施的 SIR 模型(SCIR)说明了封锁措施如何仅在超过我们计算出的一个阈值时才能抑制感染传播。该阈值的存在对可预测性有重大影响:对西班牙 COVID-19 大流行的贝叶斯拟合表明,在扩展阶段新感染人数的放缓既不能推断出最大值的确切位置,也不能推断所采取的措施是否会将传播带入抑制状态。可靠预测的时限很短,随后可能轨迹的离散度会极速增长。中期预测的不可能性并非源于错误或不完整的数据,因为它在无误差的合成数据集上依然存在,并且不一定通过使用更大的数据集而改善。我们的研究警示人们,不要基于平均场、有效或唯象模型对流行病的演变进行精确预测,并支持只能可靠地给出不同结果的概率。

关键词

引用

@article{arxiv.2004.08842,
  title  = {Predictability: Can the turning point and end of an expanding epidemic be precisely forecast?},
  author = {Mario Castro and Saúl Ares and José A. Cuesta and Susanna Manrubia},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2004.08842},
  year   = {2022}
}

备注

13 pages, 4 figure + Supplementary Information