英国离实现＂群体免疫＂还有多远?新冠研究牛津vs帝国理工哪家更强?

英国政府首席科学顾问瓦朗斯说出“群体免疫“四个字以后，就一石激起千层浪。一夜之间“群体免疫”成了“佛系抗疫”的代名词，成了全球的众矢之的。

我在3月14日曾经写了一篇文章：【英国也有大招，“群体免疫“原来被误解了!】。当时我说，这是作为生活在伦敦的一个普通市民的所闻所感，无关政治。

今天，我想继续从科学研究的角度来分析一些英国的学术界，特别是牛津大学和帝国理工，这两所世界一流高等学府，他们是怎么看待“群体免疫”和疫情发展的。只谈科学，无关政治。

英国首相小鲍说：“12周让新冠病毒卷铺盖走人”。而美国川普更加自信，“复活节前经济就能全面重开。”而当盼了70年“王冠”的查尔斯王储，却得到“新冠”一枚的时候，时局真如政客们说得那么轻松吗？科学家显然不那么认为。（这里开个小玩笑，本人对查尔斯十分尊重，而且希望他尽快康复）

2020年3月23日BBC中文的一篇报道：“肺炎疫情：BBC分析抗疫成功三大选项和时间线”。文中说：

“目前各国急需的是一种退出战略（exit strategy），即如何在适当时候取消限制，恢复正常。不仅是英国，其实每个国家都面临同样的问题，目前没有退出战略。这才是一个巨大的科学和社会挑战。“

摆在我们面前的有三条路：

• 疫苗

• 通过感染让足够多人群具有免疫力

• 永久性改变我们的行为/社会

这里其实也反映了西方人脑回路和中国人的不同之处。中国人可以先“不惜一切”，“车到山前必有路”，西方人更倾向于想清楚整个过程。群体免疫并不是无稽之谈，而是我们唯三的出路之一，是一个客观的科学规律。

说到这里，听上去很悲观是不是？

但是，紧接着，3月24日牛津大学的一篇论文告诉我们：“群体免疫有可能已经完成了！”Nani？宝宝还什么都没做呢？已经完成了？！

 

研究项目带头人：Sunetra Gupta

 

1965年出生，今年55岁，牛津大学理论流行病学(Theoretical Epidemiology) 教授，在疟疾、HIV、流感和细菌性脑膜炎等传染病方面都取得研究成果。她的另一个身份是小说家，是Sahitya Akademi奖获得者。

论文题目：关于流行病传播的基础原理揭示了亟需进行大规模血清调查以确定SARS-CoV-2流行病的传播阶段

这篇论文鲜明地提出了几个观点：

• 一个新的流行病分为3个阶段：初期（新病例的缓慢增长）、中期（病例及死亡的快速增长）、末期（易感人群不足，传播速度下降）

• 英国和意大利在没有人工干预的情况下，疫情传播了2-3个月

• 英国和意大利的群体免疫水平已达到关键（significant）水平，估计截止3月19日英国已经有36%-68%的人群感染新冠病毒，而意大利截止3月6日已有60%-80%的人群感染。

• 建议对人群采取大规模血清抗体检测，以确定目前的流行究竟到了什么阶段。

研究采用数学建模的方式，建立了一个叫做SIRf （易感-感染-康复框架）的模型，利用微积分和统计的原理，对于死亡人数的曲线进行模拟。

牛津大学对于新冠疫情的数学建模-部分

任何的科学研究都是需要做出一定的假定的。例如，这里的基本再生指数R0是一个变量，被假定为高斯分布（Gaussian distribution）。那么小伙伴们，什么是高斯分布呢？

高斯分布，也就是我们常说的正态分布，在统计学上十分重要，经常在自然和社会科学中代表不明的随机变量。高斯分布的概率密度函数曲线呈钟形，因此又被成为钟形曲线。

研究的方法，简单地来说，就是利用以上的微积分模型，调整不同的参数，计算出死亡数据，而其中有一组参数的死亡人数曲线跟实际死亡人数是吻合的，然后再倒推回去目前的感染比例。

左边是英国的曲线，右边是意大利的

白色小白框是实际死亡人数，和其中的一条模拟曲线相吻合

当然，科学家是很严密的，一切理论研究毕竟是理论，虽然有指导性，但与实际也会有偏差。因此，牛津的学者们并没有说他们一定正确，而只是合理推测疫情已经大规模传播，甚至接近群体免疫水平的这种可能性。他们呼吁要进行血清抗体的普查，已确认感染的实际情况。

也就是接下来英国政府为什么立即宣布购入了数百万的抗体检测盒，听说特别神奇，自己在家就能操作，15分钟就能完成测试。测出来有抗体就可以到处乱跑了（其实是回去工作啦）。。。目前第一步先让NHS医护人员进行试用，确定有效性后有可能会放到Amazon上去卖呢！（不知道到时候Amazon网站是不是会和现在的超市网站一样挤爆了）

帝国理工一直是英国乃至世界传染病研究界的领头羊，早在1月17日就发布了第一篇关于新冠疫情的报告。“风头“肯定不能让牛津抢了吧。实际上，目前英国种种严厉的措施都源于帝国理工在3月16日的一篇论文。

先看看英国目前都有什么措施吧：

• 禁止两人以上在公开场合聚会（，两个人算聚会吗？）

• 禁止婚礼和洗礼，不禁止葬礼（）

• 每人每天限制出门一次，只能是因为购置生活用品、看病、锻炼或者散步

• 不得与不住在一起的朋友和家人见面

• 关闭所有公共娱乐设施、餐饮、酒店、咖啡厅

• 只有在完全不能避免的情况下才能去上班地点

政府给大家群发了短信，乍一看还以为要在家饿死的意思，然后仔细一眼就还是上面的政策。据说还有人因为一天出门3次，收到了罚款的短信（此条未证实，有可能是P图）。

论文题目：NPI（非药物干预）对于COVID-19致死率及医疗需求的影响

这篇论文中的主要观点如下：

• 新冠疫情是1918年H1N1流感以来遭遇的最大的全球公共健康威胁事件

• 在有效疫苗发明之前，应该采取一系列的NPI（非药物干预）措施，减少社会接触，从而降低病毒的传播率

• 单一干预措施效果有限，需要综合采取多项措施

• 防控疫情的措施有两种：减轻(mitigation)和抑制(suppression)。“减轻”措施可以减少对医疗系统2/3的压力，以及减少一半的死亡人数。但是在英国和美国，这仍然大大高于医疗系统的容量，因此需要采取抑制措施。

• 抑制措施要求对所有人口实施社会隔离，而很可能这个措施需要一直保持到疫苗发明出来。

本研究采用Ferguson之前研究流感使用的数学模型“个体为本的流行病传播模拟模型”。

个体为本模型（individual-based model），也叫做智能体基模型（agent-based model），是一种用来模拟具有自主意识的智能体（独立个体或共同群体，例如组织、团队）的行动和相互作用的计算模型，通过图像展示评估智能体在系统整体中的作用。它综合了一些其他思想，比如博弈论、复杂系统、涌现、计算社会学、多智能体系统和演化计算。采用蒙特卡洛方法产生随机性。

个体为本模型简单示意图

Ferguson团队用这个模型，首先模拟了在任何措施都不采取的情况下，英国将会达到51万死亡人数，美国将会达到220万死亡人数。

然后模拟了在几种“减轻”措施情况下，对于医疗资源（关键床位数）的需求。黑线是不采取任何措施；绿线是关闭学校；橙线是将病例隔离；黄线是将病例隔离及全家隔离；蓝线是病例隔离及全家隔离以及70岁以上人群隔离。（果然如我原先猜测，光是关闭学校作用很小！）

由于“减轻”措施在短期内不能达到控制目标，团队又模拟了在两种“抑制”措施下的曲线。黑线还是不采取措施；绿线是关闭学校、隔离病例以及广泛的社会隔离；橙线是病例以及全家隔离还有广泛的社会隔离。如果“抑制”措施实行有效，将在从3月底到10月间疫情得到有效的控制。

接下来的事情大家都知道了，小鲍首相根据这份报告，断然实行了最为严厉的广泛社会隔离手段。

牛津大学和帝国理工的这两篇研究，出自不同的角度，虽然得出了不同的结论，但是互相并不矛盾。帝国理工说的是我们需要采取严格隔离，才能不在短期造成大量病例，从而挤兑医疗系统；牛津大学说的是要清晰地判断出目前的疫情发展阶段，特别是把已经免疫的人识别出来，才能在隔离的情况下最大可能性保持生产力，从而能有一天走出严格隔离。

无论是在牛津大学或是帝国理工的研究中，数学和统计学都发挥了很大的作用。对于无法用实际的实验来验证的大规模传染病，数学模型是最好的工具。

取消考试后，下一年大学录取可能会更加重视平时成绩和课外专业积累。【点击文末的“阅读原文”，搜索点路官网的英国在线课程】点路的YHY同学最近获得帝国理工数学及统计专业的录取，他对统计发生兴趣，一开始也是源于一些医疗统计数据。

2020QS排行榜数学专业排名

最后，个人的一点小感想，有的时候你看到的事情背后另有隐情！

英国疫情泛滥？连王室和首相都感染到了！

——政要人物工作在抗击疫情的第一线，直面整个社会的压力，感染率大大高于一般人是很正常的；在一战期间，贵族军官的死亡率是普通士兵的3倍之多。

英国的传染病专家都不知道怎么保护自己！

——英国政府非常崇尚科学，重视科学研究的成果；上面介绍的这位Ferguson教授，以及英国首席科学官、医疗官一直出入首相府，讨论对策；牛津和帝国的研究成果，立即转化为政府的政策。

服务基础设施太差！超市网购完全定不上。

——在政府的号召下，各超市主动把递送服务优先给老人和体弱者，他们从政府拿到了这些人的名单，主动联系他们安排递送。

都这样了英国人还是不肯戴口罩！

——戴口罩这个事情再辩也辩不出结果了。但是我看到的情况是：药店及超市门口排队两人之间间隔两米，控制店内人数；收银台排队前后也至少一米多；一些人少的小超市，大家会先张望一下里面的人数再进去；路上偶尔遇到一个人也会互相让行两米错开。