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科学美国人(翻译):分而治之可能是好的COVID策略 2020.11.13

Public health experts shake their heads at the chaotic political divisions and inconsistent policies that have undermined attempts to control the spread of COVID-19 through much of the world. But a new study by mathematicians in Germany and the U.K. has applied the tools of chaos theory to show that divisions of a constructive kind could actually bring the pandemic under control much more effectively.

公共卫生专家对混乱的政治分歧和不一致的政策摇了摇头,这破坏了控制COVID-19在世界大部分地区扩散的尝试。但是德国和英国的数学家进行的一项新研究应用了混沌理论的工具,表明建设性的划分实际上可以更有效地控制这种流行病。

The research was done at the University of Oxford, Göttingen University, and the Max Planck Institute for Dynamics and Self-Organization. The group built a mathematical model of coronavirus transmission that accounts for the inherently random ways that the number of infections fluctuates over time. They noticed that case counts within small populations sometimes drop all the way to zero as long as people are wearing masks, social distancing, and taking the other standard precautions.

该研究是在牛津大学,哥廷根大学和马克斯·普朗克动力学与自组织研究所进行的。该小组建立了冠状病毒传播的数学模型,该模型解释了感染数量随时间波动的固有随机方式。他们注意到,只要人们戴着口罩,与社会保持距离并采取其他标准的预防措施,少数人群中的病例数有时就会降至零。

Those spontaneous extinctions of the disease made them wonder: if the small towns or counties did more to isolate themselves from neighboring communities, would that sometimes extinguish COVID-19 enough that they could lift restrictions and resume more of normal life for longer period, until the disease popped up again?

疾病的自发灭绝令他们感到疑惑:如果小城镇或县采取更多措施将自己与邻近社区隔离开来,是否有时会使COVID-19灭绝,以至于他们可以解除限制并在更长的时间内恢复更多的正常生活,直到疾病又弹出了吗?

A rigorous mathematical analysis showed that indeed, this kind of divide-and-conquer strategy can work, at least in theory. They published that result in the journal Chaos. [Philip Bittihn and Ramin Golestanian, Stochastic effects on the dynamics of an epidemic due to population subdivision]

严格的数学分析表明,确实,至少在理论上,这种分而治之的策略是可行的。他们将该结果发表在《混沌》杂志上。[Philip Bittihn和Ramin Golestanian,随机性对由于人口细分引起的流行病动态的影响]

Then, in a follow-on study published in a preprint, which has yet to be peer-reviewed, the group ran simulations using county-level data from Germany, England, Italy, New York State, and Florida. For each place, they compared two scenarios. In the first, leaders impose statewide or nationwide restrictions like those that Western European countries have just put back into effect. In the second scenario, restrictions on movement kick in whenever infection rates rise above a threshold, but the restrictions are applied county by county—or even neighborhood by neighborhood within large cities—so that the population is effectively subdivided into groups no bigger than 200,000 people.

然后,在尚未进行同行评审的预印本中发表的后续研究中,该小组使用来自德国,英格兰,意大利,纽约州和佛罗里达州的县级数据进行了模拟。他们针对每个地点比较了两种情况。首先,领导人在州或全国范围内施加限制,就像西欧国家刚刚生效的限制一样。在第二种情况中,只要感染率超过阈值,就会开始实施行动限制,但是限制是按县(甚至是大城市中的邻里)实施的,因此实际上将人口细分为不超过200,000人的群体。

For example, under this alternative strategy, a big outbreak could force the Upper West Side of Manhattan to restrict non-essential movements for several weeks, but in other neighborhoods on the island, schools, offices, and restaurants could remain open, so long as case counts stayed low.

例如,在这种替代策略下,一次大爆发可能迫使曼哈顿上西区限制不必要的移动数周,但在岛上的其他社区中,学校,办公室和餐馆可以保持开放,只要案件数保持在低水平。

The researchers found that, even when they allowed for modest intermingling among communities, this approach of local control could cut by about 80 percent the number of days that most people would have to spend living under tough restrictions.

研究人员发现,即使他们允许在社区之间进行适度的混合,这种本地控制方法也可以将大多数人在严格的限制条件下生活的天数减少约80%。

Their models predict that these benefits of local control might take a few months to become obvious. But they also suggest that a subdivision strategy could save many, many lives over the long run.

他们的模型预测,本地控制的这些好处可能需要几个月的时间才能变得明显。但是他们也暗示,从长远来看,细分策略可以挽救许多人的生命。

—Wayt Gibbs

—来自Wayt Gibbs

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