抗擊傳染病的隊伍里，有一支戰(zhàn)隊聽上去很隔行——數(shù)學家。

今年5月21日，新一輪新冠肺炎疫情剛剛在廣州荔灣區(qū)冒頭。生物學家迅速確定，造成感染的是印度發(fā)現(xiàn)的變異毒株，疾控專家馬上展開流行病學調(diào)查。

此時，數(shù)學家黃森忠正坐在離廣州2000多公里遠的辦公室里，盯著電腦屏幕上山巒起伏般的一組組曲線。新冠肺炎疫情暴發(fā)后，這位南開大學統(tǒng)計與數(shù)據(jù)科學學院教授率領(lǐng)團隊依據(jù)數(shù)學模型開發(fā)出EpiSIX傳染病傳播預測系統(tǒng)（以下簡稱“預測系統(tǒng)”）。

在廣州荔灣區(qū)的新冠肺炎疫情數(shù)據(jù)錄入預測系統(tǒng)后，黃森忠團隊作出一個預判：荔灣區(qū)這輪疫情可能于6月24日前結(jié)束。這個預判說明，在廣州，疫情已受到有效控制。

黃森忠不愛空發(fā)議論，他習慣用數(shù)據(jù)說話。他會長時間安靜地坐在電腦前，盯著數(shù)據(jù)在數(shù)學模型里“跑”出一條條“波浪”，一連幾個小時，水都不喝一口。

在他眼中，每一條波線都記錄著人類與病毒的廝殺。“波峰就是拐點，意味著從那時起，人類占了上風。”黃森忠從椅子里直起身子，指著一道道時而向上攀升、時而又向下滑坡的波線，用了一個感性的比喻，“波形一旦下探，就像是人類把疫情打下去的樣子。”

從社會總成本的角度出發(fā)，尋找最優(yōu)的疾控策略

每天上午，黃森忠都會騎著自行車，快速穿過車水馬龍的天津鬧市區(qū)，再拐進幽靜的校園——新冠肺炎疫情發(fā)生以來，大學校園比從前安靜多了。

與車輪一起飛轉(zhuǎn)的，是他滿腦子來自世界各地的數(shù)據(jù)——每一個數(shù)字背后都是性命攸關(guān)的大事。

在南開大學范孫樓一間安靜的辦公室里，一切紛繁復雜的問題都擁有它們的數(shù)學化表達。

比如，在一幅統(tǒng)計圖表中，橫軸是時間線，縱軸是患者數(shù)。

新冠肺炎的確診患者是坐標系中一個個黑點，同一天出現(xiàn)的黑點堆積成高低不一的柱狀線段，即單日確診病例數(shù)；柱狀線段頂端相連，便形成了一條蜿蜒曲折的波線。

2003年突如其來的“非典”，讓黃森忠開始對“數(shù)學流行病學”產(chǎn)生興趣。當時，這個學科在中國尚屬新興領(lǐng)域。在隨后多年的研究中，黃森忠積累了大量分析各類傳染病的數(shù)學模型，2010年前后開發(fā)出傳染病預測系統(tǒng)。累積的“兵器”與“戰(zhàn)術(shù)”都在新冠肺炎疫情出現(xiàn)后派上了用場，他和團隊很快推出了預測系統(tǒng)的升級版。

從疫情大規(guī)模暴發(fā)到散發(fā)、僵持，一年多過去了，新冠病毒仿佛與人類玩起了你退我進的游擊戰(zhàn)。人們意識到，必須抱定與之長期共存的決心。在中國，偶有散發(fā)疫情時，老百姓都愛問：這波疫情什么時候結(jié)束、會感染多少人？決策者想知道，該采用哪些疾控策略，既能控制疫情，又能減少對正常社會生活的負面影響。

來自全國各地的多位疾控專家、數(shù)據(jù)專家也加入了黃森忠的團隊。他們有的負責搜集病例數(shù)據(jù)，有的研究疾控策略，有的負責監(jiān)控模型走勢并在合適的時機進行修正……每天的溝通、交流都在線上進行，激烈爭論是常有的事。

去年以來，這支團隊提供的預測結(jié)果及應對建議，成為一些地方政府制定疫情防控策略的重要依據(jù)。

2020年秋天剛剛到來時，黃森忠團隊通過預測系統(tǒng)算出，到2021年3月份全球新冠肺炎大致的確診累計人數(shù)。5個月后，根據(jù)世界實時數(shù)據(jù)統(tǒng)計網(wǎng)（www.worldometers.info）公布的數(shù)字，截至2021年3月，全球確診總數(shù)1.15億，病亡數(shù)255萬，與黃森忠團隊此前的預估數(shù)大致相同。

他們還提出“疾控成本最優(yōu)化策略”理論。新冠肺炎疫情暴發(fā)初期，很多地方不得不采用區(qū)域封鎖的辦法，用隔離的方式阻斷病毒傳播，也有專家提出“悶死病毒”之說。

然而，暫停社會運轉(zhuǎn)的代價是巨大的。因此，在疫情稍稍出現(xiàn)緩和時，黃森忠團隊就開始思考從社會總成本的角度出發(fā)，尋找最優(yōu)的疾控策略。

這些專門和數(shù)字打交道的人選取了兩個數(shù)字進行比較，其一是確診患者的平均治療費用；其二是減少一個潛在患者的平均預防費用。他們認為當前者遠小于后者時，就可以采用一種“開關(guān)式”控制的疾控策略，即放松對普通民眾的預防措施，而對確診患者依舊實行嚴格的隔離措施。

2020年春節(jié)后，他們提出建議，中國2月9日開始可以適當在新冠肺炎疫情低風險地區(qū)復工生產(chǎn)，并保持應有的警覺，在必要時隔離險區(qū)。這一建議被決策部門采納，吹響了全國復工復產(chǎn)的第一聲號角。

事實驗證了他們的預測結(jié)果

在數(shù)學家眼中，整個世界都可以放在模型中跑一跑。

在“數(shù)學流行病學”研究領(lǐng)域，不同的研究者會建立起不同的模型來模擬病毒傳播的趨勢，但背后的數(shù)學原理是相似的。

經(jīng)典模型名為SEIR模型，研究者給模型加入各種各樣的參數(shù)，構(gòu)建出一個地區(qū)、一座城市或一個國家的虛擬樣本。為了更逼近真實環(huán)境，他們需要考慮當?shù)厝说木幼√攸c，不同病例出現(xiàn)的特殊場景，以及地方管理者隨著病例數(shù)變化對疾控力度的調(diào)整等。隨后，就可以在虛擬世界里“種”下新冠病毒了。

如同在平靜的湖面投下一塊石頭，漣漪就此蔓延開來，通過觀察“漣漪”如何層層傳遞，可以預判病毒是如何傳播，其發(fā)展態(tài)勢會帶來哪些影響。

在傳染病的數(shù)學模型SEIR里，人類被分為四種：易感態(tài)（S）、潛伏態(tài)（E）、傳染態(tài)（I）和恢復態(tài)（R）。

顧名思義，易感態(tài)就是處于病源傳染范圍內(nèi)的高危人群，潛伏態(tài)是已被感染但尚不具有傳染力的人群，傳染態(tài)指已發(fā)病且具傳染性的人群，恢復態(tài)則為感染后痊愈或死亡的人群。

影響預測結(jié)果準確度的，是依據(jù)一種流行病的特質(zhì)確定一系列基本參數(shù)，這其中包括病毒的基本再生數(shù)、平均潛伏期、平均傳染期、非典型患者占比等。越了解病毒，人類的勝算越大。

黃森忠團隊通過反復計算和驗證，一點點摸索新冠病毒的傳播規(guī)律。預測系統(tǒng)仿佛是一個迫切渴望學習、積累和訓練的“生命體”，在不斷修正中獲得更強大的預判能力。

研究者反復推算發(fā)現(xiàn)，中國自2020年夏天以來的新發(fā)新冠肺炎疫情都存在一個“失覺期”，即首例患者被感染和確診的時間間隔大多在10-14天之間。“精確估算‘失覺期’，對后期追蹤密切接觸者的效率有重要意義。”黃森忠說。

2020年6月13日出現(xiàn)的北京新發(fā)地疫情，讓他的團隊又找到新冠肺炎疫情研判的新辦法——“首估法”和“更新法”。

他們在北京新發(fā)地出現(xiàn)疫情3天后作出預判，該輪疫情規(guī)模在450-1350例之間。幾天后，預判更新了——疫情將于7月10日之前結(jié)束。事實驗證了預測系統(tǒng)的準確性，7月6日，“清零”的消息傳來。最終，新發(fā)地疫情涉及的感染者數(shù)量也基本接近最初預測的結(jié)果。黃森忠自信地表示，用這種方法，基本上可較精準預測出未來3-5個月疫情的發(fā)展態(tài)勢。

通過幾次實踐驗證，黃森忠注意到，“首估法”還能及時發(fā)現(xiàn)防控的漏洞。疫情剛出現(xiàn)后，預測系統(tǒng)很快會給出首次預估數(shù)據(jù)，這也像是一條警戒線，如果首估數(shù)字很快被打破，那么說明一定有防控環(huán)節(jié)被忽視了，需要查漏補缺。

算算大賬，要把經(jīng)濟損失減少到最低

黃森忠說，各國疫情發(fā)展的潮起潮落，體現(xiàn)了當?shù)卦趯嵤┘部夭呗詴r的節(jié)奏。

截至記者發(fā)稿時，全世界新冠肺炎確診總?cè)藬?shù)約1.79億，死亡人數(shù)累計超過388萬。

全球日新增確診總數(shù)的第一個大峰值出現(xiàn)在2021年1月8日，達到84.5萬；之后增速下跌至2月15日的26.9萬。但從3月初起波形快速回升，在4月29 日攀上新的歷史峰值90.3萬，隨后又一次跌落，至6月日增量保持在30-50萬之間。

疫苗接種覆蓋率的提升影響著波形走勢。黃森忠的EpiSIX預測，若疫情嚴重的國家（確診總數(shù)超過100萬的28個國家）的疫苗接種覆蓋率逐步提升至50%左右，且疫苗保護率在70%左右，則至2021年10月1日，全球新冠病例確診總數(shù)將被控制在1.80億至2.10億之間，按病死率1.5%-2.5%算，則相應的死亡數(shù)在380萬至525萬之間。理想狀態(tài)下，今年10月之后，全球的日確診數(shù)將處于4萬以下的低流行狀態(tài)。

“考慮到病毒變異對疫苗效率的影響、疫苗產(chǎn)能瓶頸和分配的不均勻，最壞的情形是，若從7月初開始出現(xiàn)新的反彈，則至2021年10月份全球疫情會依然高位震蕩，到時的確診規(guī)模可能要擴大到2.3億例。”黃森忠嚴肅地發(fā)出預警。他同時解釋道，從國家的維度來看，世界上大多數(shù)國家的疫情波型是連綿不絕的。因為在很多國家，確診患者始終存在，只是隨著季節(jié)變化和防控策略的不同，確診人數(shù)時高時低。而中國的波形則是一個個獨立的波，這是因為，每一次疫情出現(xiàn)后，很快就得到遏制直至清零。

中國新冠肺炎疫情疾控政策的響應模式，一直是隨著患者人數(shù)的增加，不斷提升疫情防控力度。其中“密接追蹤”是控制疫情擴散一個重要手段。

如果把一個新確診病例的出現(xiàn)比作新一波疫情的“震中”，那么與之接觸的人就好比地震波，追蹤的密接數(shù)應該在安全和效率中找到平衡點。

黃森忠團隊在發(fā)表的論文中提出了“密接追蹤”的兩個“密接圈”。第一密接圈指的是，圍繞一個病例追蹤10個密接者；第二密接圈則圍繞第一圈再以1∶10的量級追蹤。“一般來說，追到第二密接圈就差不多了，再繼續(xù)追意義不大。”黃森忠說，這樣的研究結(jié)論也給疾控部門采取嚴控策略提供了參考，“不必動不動就封城”。

較之一年前，本輪廣州疫情的防控策略在專家的研判下變得愈加精準。用黃森忠的話說，“現(xiàn)在是追著病毒跑，哪里冒出一個火星就滅哪里”。這種方式可能會放走個別漏網(wǎng)之魚，使得波形出現(xiàn)一個長長的尾巴，即“長尾效應”，代表病例徹底清零的時間線被拉長了，可能隔一段時間又出現(xiàn)個別病例，“但算算整個社會這筆大賬，經(jīng)濟損失是降到最低的”。

黃森忠說，從疫情波形圖可以清晰看出，目前中國已經(jīng)做到了化“波”為“撥”，只有局部零星散發(fā)，“這反映我們采取的疾控措施確實取得了有效的成果”。

正如黃森忠團隊一個月前的預測，6月18日至7月1日，廣州連續(xù)13天無新增境內(nèi)確診病例和境內(nèi)無癥狀感染者，這座常住人口超1800萬的城市，經(jīng)歷了道路封鎖、公交停運、地鐵封閉……在6月30日迎來最后一個管控小區(qū)的解封。

7月10日，因新冠肺炎疫情而推遲的廣州中考開考，近9萬人參加考試。第一科語文考完，廣州市招考辦主任唐宏武對媒體說：“全市沒有一個遲到考生。”