Математики проанализировали глобальные данные о COVID-19, чтобы выявить две константы, которые могут кардинально изменить степень заражения в стране. Результаты опубликованы в журнале Scientific Reports.
Международная группа исследователей во главе с профессором Александром Горбанем из Лестерского университет использовала доступные данные из 13 стран для определения скорости реакции на стресс, или “мобилизации”, и скорости спонтанного истощения, или “демобилизации”.
Их результаты, опубликованные в журнале Scientific Reports, показывают, что социальный стресс, который широко различается в разных изученных странах, определяет многоволновую динамику вспышек COVID-19.
В исследовании были проанализированы данные из Китая, США, Великобритании, Германии, Колумбии, Италии, Испании, Израиля, России, Франции, Бразилии, Индии и Ирана – и они внесли свой вклад в предложенную исследовательской группой новую систему моделей, которые сочетают динамику устоявшейся концепции социального стресса с классическими эпидемическими моделями.
Александр Горбань – профессор прикладной математики в Лестерском университете а и директор Центра искусственного интеллекта, анализа данных и моделирования.
“Мы попытались использовать пандемию для исследования и количественной оценки социальных и культурных различий между странами.”
“Мы измерили, насколько изменчивы страны в двух процессах: мобилизация людей для рационального защитного поведения и исчерпание этой мобилизации с разрушением рационального поведения”, – говорит профессор Горбань.
“Это серьезный урок для развития образования, для планирования реальной политики и тому подобных вещей. Почему мобилизация в Германии и Израиле прошла значительно быстрее, чем в Великобритании? Почему, согласно опубликованным эпидемическим данным, некоторые страны быстро мобилизовались, но также очень быстро потеряли мобилизацию (Иран)?
“Как мы можем убедить людей мобилизоваться и поддерживать рациональное поведение? Когда и как мы должны обучать наших детей этим навыкам? И сколько мы готовы заплатить за такие способности? Наше исследование показывает, что мы должны ответить на эти и многие другие вопросы”.
Для каждой страны, проанализированной в исследовании, были изучены данные за 200 дней, начиная со 100 подтвержденных случаев COVID-19 в каждой стране.
Они расширили модель распространения болезней SIR, которая учитывает число инфицированных лиц по сравнению с числом “выздоровевших” и “уязвимых” представителей населения, учитывая различные модели человеческого поведения.
В каждой стране наблюдалась некоторая форма модели первой и второй волны, хотя модель не учитывает факторы, которые становятся важными позже, включая постоянное совершенствование методов биологической защиты (например вакцинации), экономические тенденции и вирусные мутации. В течение первых 200 дней динамика вспышки определяется в основном контагиозностью вируса и поведением людей.
Поэтому исследователи выяснили, что большое различие в распространении COVID-19 между странами вызвано социальными различиями, обусловленными реакцией на устоявшуюся социологическую концепцию социального стресса.
Это говорит о том, что “уязвимые” люди пройдут через цикл из трех режимов – невежество (жизнь без ограничений), сопротивление (люди сознательно и активно практикуют меры социального дистанцирования) и истощение (истощение способности человека следовать мерам социального дистанцирования).).
Скорость, с которой повторяется этот цикл, в значительной степени определяется скоростью реакции населения на стресс и скоростью, с которой население переживает истощение из-за мер социального дистанцирования. Колумбия, Иран и США продемонстрировали самые высокие “показатели истощения” среди стран, участвовавших в исследовании, а Великобритания – средний показатель.
Из всех 13 проанализированных стран, уровень реакции на стресс в Китае был самым высоким , что отражает быстрое и резкое распространение вируса среди населения – после значительной первоначальной вспышки показатели случаев заражения и заболеваемости резко снизились из-за высокой сплоченности общества.
“Пандемия COVID-19 помогла людям лучше понять наше поведение в глобальных стрессовых ситуациях. Эти знания помогут человечеству выживать и дальше.”
“Наша работа является шагом в извлечении этих новых знаний из данных COVID-19”, – говорит профессор Виктор Казанцев, заведующий кафедрой нейротехнологий и руководитель команды Нижегородского государственного университета имени Н. И. Лобачевского, которая участвовала в исследовании.
“Эта работа является первым шагом в сочетании моделирования социального стресса с динамикой эпидемий. Мы также должны принимать во внимание динамику иммунитета, эволюцию вирусов и экономику. Такие модели предоставят нам инструменты для количественной оценки различных ситуаций, оценки решений и разыгрывания различных сценариев “in silico” для разработки противоэпидемических стратегий, специфичных для конкретного общества: страны, региона или социальной группы”, – добавляет доктор Иннокентий Кастальский из Нижегородского государственного университета имени Н. И. Лобачевского и Института прикладной физики Российской академии наук
Исследователи утверждают, что классификация стран в соответствии с их способностью мобилизовывать людей для защитного противоэпидемического поведения и поддерживать эту мобилизацию в течение значительного времени может помочь в прогнозировании динамики будущих эпидемических вспышек и в управлении их воздействием на население.
Студенты Лестерского университета, обучающиеся по программе магистратуры “Анализ данных для бизнес-аналитики”, также будут использовать модели, представленные в этой работе, для дальнейшего анализа эпидемий во всех странах ООН.
Помощь психолога