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由馬薩諸塞州東北大學Alessandro Vespignani 教授領銜的研究團隊，近日在世界權威科學期刊Science上首次公布了他們的重磅研究。該研究在全球性的復合種群研究下，通過對疾病傳播模型的構建來預測“旅行禁令”（Travel Ban）這一舉措在國內外大流行性疾病傳播上的影響力。

研究給出結論——

中國境內層面：中國武漢的封城措施在中國大陸延緩了新冠病毒大爆發的速度，給了中國大陸3-5天的準備時間；

國際層面：有更大的輻射效果，到二月中旬為止，減少了將近80%的輸入性案例。

Alessandro Vespignani 教授以在復雜網絡上的研究著稱，尤其是在將網絡理論應用于疾病傳播，計算流行病學的應用以及對互聯網拓撲特性的研究方面著稱。

01 / GLEAM--一種更貼近真實情境的“建模”

Alessandro Vespignani 教授等人采用了全球流行和流動模型（Global Epidemic and Mobility Model, 以下簡寫為GLEAM），來模擬新冠肺炎（COVID-19）在國際上的大流行。

這是一個綜合考慮個體、隨機和空間因素的大流行性疾病模型。此項模型在2010年8月Science的一篇論文中有詳細的解釋，該方案整合了疾病動力學、全球高分辨率的人口普查數據和全球范圍內的人口流動模式來進行隨機建模。

“高分辨率人口普查數據”是利用遙感衛星數據結合計算機最新算法的應用項目之一，能以前所未有的精確度，在全球各地繪制人類定居點，并能更好地用于管理公共衛生、基礎設施、自然資源，以及改善應對突發事件的策略。在高分辨率的人口數據的幫助下，可以以主要交通樞紐的位置為中心，描繪出人們日常出行和流動方式。

更為特別得是，GLEAM整合了從國際航空運輸協會（International Air Transport Association）和官方航空公司指南（Official Airline Guide）數據庫獲得的數據以及從五大洲30多個國家收集并分析的多通道流動數據。這種整合也形成了一個全球性的多規格的移動網絡，其強度和時空尺度都跨越了幾個數量級。

疾病的動態是通過完全隨機的分區方法模擬的，這種方法定義了每個亞群的時間方程。然后，通過考慮到多尺度移動網絡中編碼的個體的移動性的有效交互作用和機制方案，來將各類種群流動情況的方程式耦合進行計算。

總體來說，GLEAM使用的復合種群網絡研究整合了真實世界的數據，將每天旅行的個人的流動連接在一起。該模型包括大約200個不同國家和地區的3200多個子種群。

GLEAM模型的靈活結構和它的跨領域數據整合的力度使得它可以在全球范圍內模擬大流行性疾病的傳播，并不受不同疾病結構和當地干預政策的限制，因此GLEAM不僅適用于全球流行病傳播的時空模式的計算建模和預測，也可以客觀地評估人類流動在全球性傳染病形成傳播過程中起到的作用和解析歷史上出現過的全球性傳染病，也能分析如何減緩和遏制傳染病。

02/ 武漢封城對國內外的影響

研究以《武漢市新型冠狀病毒感染的肺炎疫情防控指揮部通告》時間為準，從1月23日武漢官方宣布機場、火車站離漢通道暫時關閉，即封城開始算起，選取百度定位服務（Baidu Location-Based Services）進行數據采集建模。

最初，模型假設傳播性和疾病動態沒有變化：即維持現狀。該模型的輸出結果表明，盡管武漢市的新冠肺炎流行病趨勢沒有明顯差異，但是在中國大陸其他地區則顯示出大約3天的延遲（見圖A）。

武漢封城前后新冠肺炎病例累積中位數

而到了2020年1月31日，中國大陸（不包括武漢）的新冠肺炎患者的減少量接近10％，特定地區的相對新冠肺炎患者的減少量在1％至58％之間（圖B）。

到2月1日為止的中國大陸的模型預計

而在武漢封城后，模型表明在2月初全球其它國家的輸入型病例減少了77％。

武漢封城前后國際上觀察到的中國輸入型病例

03/ 旅行禁令仍須配合社區傳播限制

通過GLEAM模型的構建計算，可以看到武漢封城措施對全球防控疫情的積極影響。“我覺得全世界真的欠了武漢人民的情，我想讓武漢人民知道，世界知道你們所做的貢獻”，世界衛生組織赴中國考察專家組負責人布魯斯·艾爾沃德3月初在日內瓦接受記者專訪時說。在2月份，他率領考察團親赴武漢進行了深入的調研。

武漢市的封城讓全國新冠病毒的蔓延趨勢進展推遲了3到5天。而如果放在全球看，武漢封城的舉措影響更為明顯，到2月中旬為止，新冠病毒輸入性病例減少了近80％。

研究團隊同時給出結論，旅行禁令必須與減少社區中的傳播兩相結合。模型結果還表明，除非能將社區中的傳播減少50％或更高，否則即使嚴格管控來往中國大陸的出行進出，例如只允許10%的進出，這樣的舉措在大流行疾病進程中也起不了什么明顯的作用。如果想有顯著的效果，那么至少需要減少50%或者更高比例的社區傳播。

控制社區傳播的積極影響在上海更為明顯。在3月25日的一場“科技抗疫”線上研討會上，上海市新冠肺炎醫療救治專家組組長、復旦大學附屬華山醫院感染科主任張文宏在分享上海方案時，首先提到武漢封城的重要性。因此上海早期防治也采取了嚴查熱點地區，關閉上海公共場所，放緩了所有的經濟活動，鼓勵市民外出就戴口罩，但在這段時間還堅決輔以社區傳播的嚴控。兩相結合才能在阻礙新冠病毒的大流行。

上海作為一個人口將近3000萬的國際化大都市，做到了對流行病的出色防控。張文宏主任同時提到之前有模型預測如果上海不采取任何措施，不對疫情傳播進行任何控制，在上海的病例數量可能會達到80萬。

3月25日張文宏主任在研討會上展示的PPT

而實際情況是，截至到4月1日24點財新網的數據，上海的累計確診病例為522例。

財新網，4月1日24點數據

“武漢的封城”即使并不能完全阻止傳染病的傳播，但是毋庸置疑的是為全球防疫爭取了寶貴時間，各大國家和城市也能夠從中吸取教訓，制定最佳的遏制方案和防疫方案來減少病毒的傳播。

（責任編輯：小文）

參考鏈接：

【1】Kraemer M U G, Yang C-H, Gutierrez B, et al. The effect of human mobility and control measures on the COVID-19 epidemic in China [J]. Science, 2020, eabb4218.

【2】Chinazzi M, Davis J T, Ajelli M, et al. The effect of travel restrictions on the spread of the 2019 novel coronavirus (COVID-19) outbreak [J]. Science, 2020, eaba9757.

【3】Alessandro Vespignani ， https://en.wikipedia.org/wiki/Alessandro_Vespignani

【4】中華人民共和國中央人民政府，武漢市新型冠狀病毒感染的肺炎疫情防控指揮部通告（第1號）http://www.gov.cn/xinwen/2020-01/23/content_5471751.htm

【5】財新網，新冠確診病例實時動態http://datanews.caixin.com/interactive/2020/pneumonia-h5/#live-data

【6】頭圖來自https://www.abc.net.au/chinese/2020-01-24/picture-collection:-wuhan-cn/11897836

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