原創(chuàng) 小文、Kai 世界頂尖科學(xué)家論壇 來(lái)自專(zhuān)輯全球抗疫

導(dǎo)讀

每個(gè)人都想知道，這場(chǎng)百年一遇的新冠疫情，將何時(shí)結(jié)束；科學(xué)家們?yōu)榇藦匾构リP(guān)、“捻斷數(shù)莖須”。

年屆73歲的世界頂尖科學(xué)家協(xié)會(huì)副主席、2013年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主、計(jì)算機(jī)大師邁克爾·萊維特，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)歷時(shí)5個(gè)月的數(shù)據(jù)搜集和研究、經(jīng)過(guò)90天的攻堅(jiān)，甚至萊維特本人親自編程計(jì)算，終于發(fā)布了最新的科研成果，“野心勃勃”用一條最佳擬合線“通吃”所有地區(qū)的新冠疫情預(yù)測(cè)。

一個(gè)數(shù)學(xué)模型，真的可以做到預(yù)測(cè)每個(gè)地方新冠疫情何時(shí)結(jié)束，以及確診人數(shù)和死亡人數(shù)嗎？

萊維特團(tuán)隊(duì)開(kāi)放了所有的研究數(shù)據(jù)，乃至計(jì)算機(jī)運(yùn)算代碼。他們說(shuō)，歡迎全球?qū)λ麄兊某晒M(jìn)行檢驗(yàn)，發(fā)起挑戰(zhàn)！

以色列當(dāng)?shù)貢r(shí)間6月30日，世界頂尖科學(xué)家協(xié)會(huì)（WLA）副主席、2013年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主、美國(guó)斯坦福大學(xué)結(jié)構(gòu)生物學(xué)系教授邁克爾·萊維特向世界頂尖科學(xué)家論壇（WLF）發(fā)來(lái)由其領(lǐng)銜的科研團(tuán)隊(duì)，在科學(xué)預(yù)印本平臺(tái)medRxiv上最新發(fā)表的論文——《通過(guò)最佳擬合直線預(yù)測(cè)某地區(qū)新冠肺炎（COVID-19）疫情發(fā)展軌跡》（Predicting the Trajectory of Any COVID19 Epidemic From the Best Straight Line）。

研究團(tuán)隊(duì)來(lái)自斯坦福大學(xué)和上?？萍即髮W(xué)

研究團(tuán)隊(duì)以美國(guó)約翰·霍普金斯大學(xué)、中國(guó)JOBTUBE和印度Rajkumar的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)采集源，經(jīng)過(guò)5個(gè)月對(duì)全球3546個(gè)不同國(guó)家地區(qū)的疫情數(shù)據(jù)追蹤，和長(zhǎng)達(dá)90天的科研攻堅(jiān)，發(fā)現(xiàn)在許多地點(diǎn)，雖然疫情開(kāi)始時(shí)間不同、具體情況不同，但是對(duì)已知數(shù)據(jù)利用統(tǒng)計(jì)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算分析后發(fā)現(xiàn)線性趨勢(shì)相似，疫情從高峰回落“曲線變平”的速度相似。

研究團(tuán)隊(duì)因此提出假設(shè)“是否有可能通過(guò)對(duì)累計(jì)新冠確診病例或死亡數(shù)的數(shù)據(jù)整合，從而歸納出它的走勢(shì)規(guī)律，在一些新冠疫情爆發(fā)早期的地區(qū)預(yù)測(cè)出疫情什么時(shí)候會(huì)結(jié)束爆發(fā)？”

帶著這樣的假設(shè)，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了一波運(yùn)算操作，發(fā)現(xiàn)可以借助統(tǒng)計(jì)學(xué)領(lǐng)域的Gompertz曲線函數(shù)（編者備注：Gompertz曲線以英國(guó)統(tǒng)計(jì)學(xué)家和數(shù)學(xué)家B.Gompertz命名。描述現(xiàn)象特點(diǎn)是：初期增長(zhǎng)緩慢，以后逐漸加快，當(dāng)達(dá)到一定程度后，增長(zhǎng)率又逐漸下降，最后接近一條水平線。該曲線被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)象的趨勢(shì)變動(dòng)研究。）來(lái)驗(yàn)證這個(gè)假設(shè)，用Y(t) o ?ln(ln(N / X(t)) 公式來(lái)將確診人數(shù)、死亡人數(shù)等數(shù)據(jù)集全部擬合成一條直線，并因此得出一種新的計(jì)算方法，研究團(tuán)隊(duì)這稱(chēng)之為最佳擬合線（Best-Line Fitting ，簡(jiǎn)稱(chēng)BLF）。通過(guò)計(jì)算機(jī)編程對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算后，研究團(tuán)隊(duì)很幸運(yùn)地發(fā)現(xiàn)這一假設(shè)是成立的。

以上數(shù)據(jù)截圖反映的是Gompertz函數(shù)的運(yùn)算和對(duì)德國(guó)疫情對(duì)預(yù)測(cè)｜來(lái)源論文

“百年一遇”的新冠疫情，截至本周初在全球已造成了超過(guò)1000萬(wàn)確診病例和50萬(wàn)人死亡；在這種全球性的大流行性疾病中，如果能夠提前預(yù)測(cè)可能會(huì)造成的病例數(shù)和死亡率，那么對(duì)于決策者在制定政策以控制病原體和優(yōu)化醫(yī)療資源分配時(shí)都會(huì)有非常重要的意義。

來(lái)自世界各國(guó)的眾多科研小組都在嘗試設(shè)計(jì)出可靠的疫情預(yù)測(cè)工具，他們的方法通常都是基于一系列數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)模型、綜合不同類(lèi)型的數(shù)據(jù)，如疾病數(shù)據(jù)、人口的流動(dòng)細(xì)節(jié)和信息以及干預(yù)措施的影響（社會(huì)疏遠(yuǎn)、口罩使用以及衛(wèi)生狀況）等。

但這些變量可能因國(guó)家而異，即使在同一國(guó)家的不同地區(qū)，在檢測(cè)新冠病例的確診和死亡時(shí)候的標(biāo)準(zhǔn)都有可能不一樣。所有這些因素都使得開(kāi)發(fā)出一個(gè)適合全世界通用、可以預(yù)測(cè)新冠疫情軌跡的方法變得復(fù)雜。

目前暫時(shí)沒(méi)有新冠疫苗和藥物正式上市｜來(lái)源網(wǎng)絡(luò)

萊維特是計(jì)算生物學(xué)家，2013年因“發(fā)展復(fù)雜化學(xué)體系多尺度模型”獲得當(dāng)年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，擅長(zhǎng)通過(guò)各種數(shù)據(jù)運(yùn)算方法來(lái)尋找普遍規(guī)律。研究團(tuán)隊(duì)的成果則更像一種“純粹”的“數(shù)字游戲”，從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中去大膽假設(shè)，并驗(yàn)證線性回歸規(guī)律。對(duì)萊維特這樣的計(jì)算機(jī)生物學(xué)家來(lái)說(shuō)，全球新冠疫情爆發(fā)提供了大量的數(shù)據(jù)供分析，也充分提供了施展的空間和舞臺(tái)。數(shù)據(jù)越多越準(zhǔn)確，研究結(jié)果的可靠性越高。

自12月底中國(guó)爆發(fā)新冠疫情以來(lái)，萊維特連續(xù)追蹤中國(guó)的新冠疫情發(fā)展，并對(duì)新冠疫情發(fā)展進(jìn)行大膽預(yù)測(cè)（詳見(jiàn)文末往期報(bào)道），在國(guó)內(nèi)外引發(fā)巨大反響。

這位已經(jīng)73歲的精力旺盛的科學(xué)家畢生癡迷數(shù)據(jù)，此次更用“打雞血”般的熱忱投入到對(duì)新冠數(shù)據(jù)的挖掘分析中。2月2日至3月5日期間，萊維特一共迭代了30份中國(guó)地區(qū)疫情分析報(bào)告，在國(guó)內(nèi)外引發(fā)巨大反響和爭(zhēng)議。他本人也在國(guó)外社交媒體Twitter上持續(xù)發(fā)聲，并接受了包括中國(guó)中央電視臺(tái)、CGTN以及美國(guó)?？怂剐侣劸W(wǎng)等在內(nèi)的多國(guó)媒體的專(zhuān)訪，來(lái)闡述他的研究方法和理論。

萊維特出席世界頂尖科學(xué)家論壇｜WLF

根據(jù)最新的研究披露，雖然他的研究合作伙伴Dr. Scaiewicz用科學(xué)家更常用的Python語(yǔ)言來(lái)計(jì)算大量的數(shù)據(jù)，萊維特仍然用他從1980年就開(kāi)始用的一種“老派”的名為Mortran的Fortran系計(jì)算機(jī)編程高級(jí)語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)程序，并用f2c轉(zhuǎn)換工具轉(zhuǎn)換成C語(yǔ)言進(jìn)行運(yùn)算，把運(yùn)算效率提升了100倍。研究團(tuán)隊(duì)也開(kāi)放了代碼，“這非常易于一個(gè)熟練的程序員操作，也歡迎大家來(lái)驗(yàn)證我們的公式和模型來(lái)反對(duì)我們?！痹谘芯繄?bào)告中，研究團(tuán)隊(duì)寫(xiě)道。

萊維特的研究和他大膽的預(yù)測(cè)，引起了很多爭(zhēng)議和批評(píng)，主要來(lái)自于實(shí)驗(yàn)派科學(xué)家和流行病學(xué)家等，實(shí)驗(yàn)派科學(xué)家信奉“實(shí)驗(yàn)出真知”，而流行病學(xué)家則更多考慮在流行病學(xué)領(lǐng)域存在的各種變量，但萊維特并不懼怕這樣的批評(píng)，在前日參加林道諾貝爾得主大會(huì)線上科學(xué)日活動(dòng)的圓桌討論環(huán)節(jié)時(shí)，萊維特就頗為激烈的抨擊一些批評(píng)者：“他們只是叫我‘停止發(fā)聲’，卻從不研究我的數(shù)據(jù)。”

萊維特對(duì)WLA表示，研究團(tuán)隊(duì)選擇第一時(shí)間將研究成果在預(yù)印平臺(tái)上發(fā)布，是“我們以前從未做過(guò)的事情”；這樣做有兩個(gè)原因：一是在目前新冠疫情仍在全球蔓延，團(tuán)隊(duì)將發(fā)現(xiàn)提供給所有人，希望對(duì)后期的防控有所幫助；另一個(gè)原因則是征求對(duì)于科研來(lái)說(shuō)至關(guān)重要的廣泛批評(píng)。

目前，研究團(tuán)隊(duì)研究仍在持續(xù)，包括更好地理解最佳擬合直線的相關(guān)參數(shù)，并且希望能夠理解不同地點(diǎn)的人口規(guī)模、人口年齡/健康程度、地理位置面積、社會(huì)距離或封鎖措施等是否會(huì)影響疫情的預(yù)測(cè)等等。

萊維特本人在最后結(jié)語(yǔ)中寫(xiě)道，“科學(xué)是一種極端保守主義的奇怪混合體，為的就是防止錯(cuò)誤和激進(jìn)的范式變化。但我們認(rèn)為，我們?cè)诓坏?20天的時(shí)間內(nèi)，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了一些重要的分析工具”。研究團(tuán)隊(duì)也希望通過(guò)更多的全球討論、交叉檢查和合作，可以達(dá)成三個(gè)月前提出的這一發(fā)現(xiàn)，并能以此及時(shí)防止世界范圍內(nèi)的許多錯(cuò)誤。

關(guān)于以上研究所有的表格和數(shù)據(jù)都可以通過(guò)以下APP查詢：

1、不同國(guó)家最近更新的數(shù)據(jù)和圖片分類(lèi)顯示 ：http://levitt1.herokuapp.com/2、最佳直線預(yù)測(cè)表圖表：http://levitt.herokuapp.com/

(備注：研究以英文原文為準(zhǔn)，如文中有因翻譯理解不到位產(chǎn)生的錯(cuò)誤，歡迎大家后臺(tái)留言指出。特別感謝小羽、Dora對(duì)本文的貢獻(xiàn)）

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