数学模型告诉你每日新增确诊人数意味着什么(一)
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太长不看版

0.本文尝试解读感染人数较少地区的新增确诊病例数字。

1.每日新增确诊人数滞后于实际情况,反应的是大约一周以前的感染情况。

2.如果不采取任何措施,每个地区的感染和确诊人数都会指数增长。

3.当传染能力较弱或潜伏期较短时,仅依靠隔离确证病例就可以控制疾病传播,从而使新增确诊人数逐日减少。否则,新增确诊人数仍然会指数增长。

4.采取有效措施可以控制传染,但是新增确诊人数的降低会出现在采取措施约一周后。

5.若采取理想的封闭式管理,则一两周后新增确诊人数会骤降至极小数字。

-1.本文仅仅粗略估算趋势,数字大小不具备任何参考价值。

每天能感染多少人

在总人数极多,且感染人数较少的区域,已经感染的人数越过,那么那天能够新感染的人就越多。就像哆啦A梦的成倍增长药水一样,如果第一天有1个感染者,这1个人就能新感染1个,第二天就有2个感染感染者,这2人就能新感染2个人,以此类推,第三天就是4个,第四天8个,第五天16个,第十天512个,第十五天16384个,第二十天524288个。当然,随着被感染人数的增加,易感者也在逐渐减少,导致最后增长速度放缓。但是像这样不加控制的结果,就是所有人都被感染。

但是我们并不知道到底感染了多少人,我们能看到的只是每天的确诊人数。

每天能确诊多少人

由于潜伏期的存在,被感染的人需要经过一段时间才会发病和确诊,而潜伏期内病毒仍有传染能力。做一个简单粗暴的假设,假定所有人的潜伏期都是7天,7天后立即发病立即确诊。这时我们每天能看到的新增确诊人数实际上就是7天前的新增感染人数。按照前面的例子,前七天确诊人数均为0,第八天确证1例,第九天确证2例,第十天4例,第十五天128例,第二十天4096例。

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不采取任何措施时,新增确诊人数与新增感染人数的变化。

如果把确诊的人都隔离起来会怎么样

这里再做一个简单粗暴的假设,假定确诊者一旦确诊立即隔离,不再具备传染能力。这个时候只有潜伏期内的人能够每天上街传染给别人。潜伏期内的人的总人数就是最近6天内的新增感染人数。按照前面的例子,如果从第10天开始隔离已有确诊者,那么当天的新增感染人数就是第4到9天的新增感染人数总和,即504人(原512人),第11天1000人(原1024人),第12天1984人(原2048人)。反映到确诊人数上,从17天开始这些人会被确诊,届时每天新增确诊人数会发生变化。

那么什么时候会减少呢?这取决于每个感染者每天能传染的人数和潜伏期的长度。如果每人每天传染1人,潜伏期7天,那么这个感染者潜伏期内一共能贡献7个新的潜伏期感人者,随后自己被确诊,再贡献-1个潜伏期感人者,他的总贡献就是6个人。但是如果每人每天只能传染0.1人,潜伏期7天,那样的话他潜伏期内就只能贡献0.7人,自己被确诊之后再倒贴1人,总共贡献-0.3人。这样一来社会上的潜伏期感染者就会逐渐减少,也就是从第7天起,确诊人数会减少。

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疾病传染性较强,无法通过隔离确诊者控制疾病传播。

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疾病传染性较弱或潜伏期较短,可以通过隔离确诊者控制传播。

所以到这里,对于传染性弱并且潜伏期短的疾病,只需要隔离确诊者,一个潜伏周期后每日新增确诊人数就会减少。反之,每日新增确诊还是会不断增加。

为什么我们“看不到的”感染者和“看得到的”确诊者都要看每日新增数字而不是总数呢?因为对于我们这些广大易感人群来说,有威胁的就是过去7天内的新增感染人数。7天以前的总数都已经被隔离了,理想状态下并不会产生新的传染情况。

如果把所有人都隔离起来会怎么样

为了让“隔离”更加完美一点(算起来更简单一点),这里简单粗暴地假定所有人独居,一旦隔离就不会相互传染。这时无论疾病传染能力多强,每天都不再会有新增的感染者。对于我们所能看到的新增确诊人数,由于前7天反映仍然是隔离前人数,所以趋势并不会发生任何变化,但是到了第8天,由于隔离后不再有新的感染者出现,新增确诊人数会骤降为0。

fig4

将所有人都隔离起来,理论上能有效控制疾病传播。

如果只隔离一部分人会怎么样

由于我们并不准确知道哪些人是潜伏期感染者,哪些人是易感者,所以在隔离一部分人的时候,感染者和易感者也会被均匀地隔离。假设我们隔离60%的人,那么如果本来有1000个感染者,隔离之后就只剩下400个感染者能上街传染给别人,被猜中隔离的600个感染者市区传染能力。回到前文的假设,假设每人每天能够传染1个人,潜伏期7天,对于被隔离的60%,他们每人每天只能传染0人,但过了7天潜伏期之后仍然会被确诊隔离。平均之后,60%的隔离措施就相当于把疾病的传染能力从每人每天传染1人降低到每人每天传染0.4人。按照前面的算法,这样每个感染者的平均贡献为,7天以后每天的确诊人数还是会增长。但是如果把隔离的强度提高到90%,此时感染者的平均贡献为,7天后每天新增的确诊人数就会下降。实际上,如果考虑易感者也受到了隔离,隔离对于传染能力的限制还会更大。

这个讨论不仅仅适合于部分隔离,还适用于不理想的隔离情况。例如现在封闭管理的小区每两天只能出去一个人购买生活必需品,这样的话如果存在潜伏期的感染者,即便他去人员密集地区,那么他每天在大街上晃悠的时间也从平均每天8小时降低到平均每天半小时,感染能力也按比例降为本来的。结果就和上面一样。

小结

从简单粗暴的数学模型回到现实,我们能看到的每日新增确认人数的变化趋势,实际上反应的是大约一周以前采取的管控措施的结果。现在所看到的浙江省确诊人数连续下降,反应的就是一两周前管控措施的成果。现在的肺炎传染能力极强,对广大易感人群来说唯一能做的就是减少出门,变相减低传染能力。不考虑国计民生的话,不严重的地区一刀切地封闭管理社区,一周之后的新增确诊人数就会骤降至0左右。

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