疫情二次爆發(fā)計算公式
引
COVID-19,一個幽靈, 在全世界上空游蕩 隔離了近三個月,好不容易穩(wěn)定下來, 靈魂都快生銹了,剛想出去踏個青。 沒想到意大利告急,伊朗告急,西班牙告急,美國告急,連巴西也開始告急。 原來以為它怕熱,誰知道病毒已經(jīng)從北半球晃悠到了南半球。 許多海外學(xué)子以及華裔也回到祖國,輸入性疫情蠢蠢欲動,無癥狀疫情境況不明。 這個時候,處于非常危險的階段,存在疫情二次爆發(fā)可能,容不得絲毫大意。 特別是上海、北京、深圳、廣州、杭州這樣的一線城市。 很多中老年人已經(jīng)不戴口罩,在公園“相親角”開始相互打探對方家底。 渾然不知每一次社交都是社會風險模型的一次指數(shù)傳播,但凡有一個感染者,帶來的可能是群體性的冪律擴散。 未來人類風險到底有多大? 疫情二次爆發(fā)可能性有多高? 城市該采取什么樣的應(yīng)對措施? 面對詭異莫測的病毒、不可預(yù)測的超級傳播、密切接觸的人群,在一個全球化時代,到底該如何從數(shù)學(xué)模型上去研究,抑制COVID-19在中國二次性爆發(fā)的風險? 1 中國疫情會不會二次反彈? 病毒只要不感染到你,很多人永遠認為自己是一個幸運者。 數(shù)學(xué)可以打消你的僥幸念頭,在一個總?cè)丝诖_定的復(fù)雜社會網(wǎng)絡(luò)中,沒有人可以逃出數(shù)據(jù)的“魔掌”。 如何控制疫情,很多專業(yè)人士會提到一個簡單的疾病傳播數(shù)學(xué)模型——S-I-R。 S-I-R模型將沒有患過病的人稱為易感者(Susceptible); 傳染疾病者就是感染者(Infective); 第三類被委婉地稱為移出者(Removed)。 S-I-R模型說明了對感染者進行社會隔離的重要性。如果感染者被隔離,他們可以有效地從感染者這一類別,轉(zhuǎn)移到不會傳播病毒的移出者類別。 所以你的每一次“自我隔離”,就是對防疫的重大貢獻。 別低估了自己的力量,你正在修正這個數(shù)學(xué)模型。 疫情是繼續(xù)擴散還是消失,很大程度上取決于R?這個基本再生數(shù)。 如果疾病的R?小于1,每位感染者平均將該疾病傳染少于一個其他個體時,那么該疾病將迅速消失,疫情無法繼續(xù)蔓延。而如果R?大于1,那么疫情將指數(shù)增長。 S-I-R模型教導(dǎo)人類要去控制R?這個基本再生數(shù)。 但如何去控制R?這個指標? R?到底最終成長為破壞性的“魔丸”還是乖乖寶“靈珠”?取決于兩大原因。 一是病毒本身: ?病毒的單獨存活時間; ?病毒的傳播方式; ?病毒的潛伏天數(shù); ?病毒復(fù)發(fā)能力。 二是病毒所在的社會特點: ?總?cè)丝诤腿丝诿芏?/strong>; ?交通節(jié)點,國際化程度,外來人口比例; ?城市管理能力、人口素質(zhì)和公共衛(wèi)生系統(tǒng); ?城市應(yīng)急反應(yīng)能力如信息的傳遞和接收、避免高危人群聚集、降低醫(yī)療系統(tǒng)交叉感染、醫(yī)療物資的及時供應(yīng)。 很明顯,COVID-19這個病毒非常的狡猾,它進化出幾乎完美的傳播模式。 它在空氣中和器物表面存活時間1天到3天;潛伏期長達2個星期以上;潛伏期還可以傳染;部分患者有可能重新發(fā)作。 這些特點綜合起來導(dǎo)致COVID-19傳染系數(shù)是2.6,這是非??膳碌闹笖?shù)增長。 病毒的特性(第一點)人類沒有辦法進行控制,只能交給科學(xué)家去對付。 但病毒所在的社會(第二點),也就是它生長的土壤,卻是每一個人構(gòu)成的,這是我們自己可以控制的。 縱觀全球,風險指數(shù)極高,歐美疫情處于爆發(fā)期,該如何管制好病毒生長土壤,管控全球化風險社會,是控制疫情最重要的舉措,需要認真思考。 2 全球化之雙刃劍, 人類進入高風險社會 人類遷徙到哪里,傳染病就傳播到哪里。 古代的鼠疫,當代的艾滋,現(xiàn)在的COVID-19都隨著人類的腳步傳遍世界。 人類社會的全球化是一柄雙刃劍。 全球化導(dǎo)致人類活動范圍空前擴大,與此同時,風險指數(shù)也越來越高。 主要有5種巨大風險: ?高科技風險:核污染、核戰(zhàn)爭、基因編輯造成的基因庫污染。 ?環(huán)境污染和生態(tài)紊亂:空氣、水污染跨國界傳播,極端氣候全球同時涌現(xiàn)。 ?傳染病:艾滋、非典、中東呼吸綜合征、日本腦炎、非洲埃博拉、COVID-19取代了古代的麻風、天花、鼠疫,發(fā)病頻率增大、病菌種類增多、變異速度加快。 ?經(jīng)濟危機:經(jīng)濟大國的經(jīng)濟出現(xiàn)問題,全球金融市場都會紊亂甚至崩潰,失業(yè)波及全球。 ?難民危機和族群沖突:人口流動性增大,價值多元化,因為戰(zhàn)爭或移民引發(fā)的族群沖突此起彼伏。 這些統(tǒng)統(tǒng)都是跨國界的人造風險,這五種風險隨時又產(chǎn)生連鎖反應(yīng)。 現(xiàn)在的COVID-19疫情,就有可能導(dǎo)致經(jīng)濟危機,甚至不可預(yù)測的種族沖突。 對比古代,主要是自然風險;全球化時代,人為因素越來越大。 ?抽象化:難以通過日常感覺捕捉到,需要專業(yè)知識進行認知分析和推理。 ?延時性:風險蔓延時間相當長,難以把控全部后果,無法預(yù)測結(jié)束時間。 ?無國界:本地的小風險很容易因為蝴蝶效應(yīng)擴散成全球危機。 ?復(fù)雜化:單一化的危機,擴散到全球后,引發(fā)多元的次生災(zāi)害和危機并發(fā)。 在古代,一只亞馬遜熱帶雨林中的蝴蝶扇翅膀,兩周后在美國得克薩斯引發(fā)一場龍卷風,這可能只是混沌定理的一種形象比喻。 而今天,一只滇南古窟里的蝙蝠偷襲了一只小豬,兩周后在華爾街金融市場引發(fā)萬億震蕩,這不再只是一種毫無理由的猜測。 全球化的風險時代,人的行為的實際后果往往超出當事人的想象力。 COVID-19造成的全球傳染已經(jīng)產(chǎn)生許多并發(fā)癥,正在互相作用: ?經(jīng)濟金融貿(mào)易受到嚴重打擊,恢復(fù)時間漫長。 ?糧食危機加重,一些國家減少糧食出口,缺糧國家可能爆發(fā)饑荒,饑荒又引發(fā)難民危機。 ?處理疫情不利的國家內(nèi)部,可能發(fā)生動蕩;國際疫情防控協(xié)作不暢,導(dǎo)致外交危機。 ?經(jīng)濟危機和政治危機反過來繼續(xù)削弱疫情防控能力。 貌似繁華似錦,其實處處危機。 看似飛速發(fā)展,其實步步驚心。 為什么會這樣?因為人類社會已經(jīng)是一個極其復(fù)雜的混沌系統(tǒng)。 3 復(fù)雜系統(tǒng)的“均衡博弈” 為什么行為后果遠超出當事人的意圖和預(yù)測? 因為風險社會本質(zhì)是一個“類混沌”的復(fù)雜系統(tǒng)。 復(fù)雜系統(tǒng)涵蓋幾乎所有人類現(xiàn)象和自然現(xiàn)象,從金融、產(chǎn)業(yè)鏈、互聯(lián)網(wǎng)、人際關(guān)系網(wǎng),到細胞結(jié)構(gòu)、腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、生命、生態(tài)系統(tǒng)、地球氣候、星系團。系統(tǒng)內(nèi)的元素之間的網(wǎng)絡(luò)連接錯綜復(fù)雜,形成4種基本的網(wǎng)結(jié)方式:規(guī)則網(wǎng)、小世界網(wǎng)、隨機網(wǎng)、無標度網(wǎng)。 馬太效應(yīng)和二八定律背后的無標度網(wǎng) 這個復(fù)雜系統(tǒng)至少有5個特點: ?自發(fā)演化出有序化的均衡結(jié)構(gòu)。 ?自由度數(shù)量多,不同維度、層次因素非線性疊加后,涌現(xiàn)出新模型。 ?內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)錯綜復(fù)雜,不確定因素非常多,難以把控。 ?存在少數(shù)關(guān)鍵節(jié)點,它的微擾會引起系統(tǒng)性漲落甚至徹底崩潰。 ?漸變和突變交替進行,系統(tǒng)演化會突然分叉。 復(fù)雜系統(tǒng) 復(fù)雜系統(tǒng)不同于經(jīng)典力學(xué)的線性因果結(jié)構(gòu),它是立體鑲嵌結(jié)構(gòu),結(jié)果和原因的位置經(jīng)常互相糾纏、顛倒、循環(huán),形成一種拓撲混沌。 系統(tǒng)的復(fù)雜均衡看起來像“造物主”設(shè)計而成,實際上由基本元素自發(fā)協(xié)作產(chǎn)生,人造的復(fù)雜系統(tǒng)不能自我繁殖和生長。 人工設(shè)計 社會是復(fù)雜系統(tǒng)的典型。面對復(fù)雜社會,人類存在三種治理共識: ?計劃主義-完全的中心化 以計劃之手代替市場之手,強化個人英雄主義,把復(fù)雜社會的結(jié)構(gòu)單一化。這種社缺乏彈性,只要第一波打擊的強度超過它的臨界點,它就會崩潰。 ?無政府主義-完全的去中心化 把復(fù)雜社會完全流動化、碎片化,只有很小的控制。這種社會像粘液,整體強度不夠,容易征服和分解,但不容易消滅,因為它每一個小塊的生存能力很高。 ?法治-中心化和去中心化的均衡 法治主義綜合兩者的優(yōu)點,避免兩者的缺點,它用抽象規(guī)則整合復(fù)雜網(wǎng)絡(luò),同時鼓勵內(nèi)部多樣化團體的生長和發(fā)育。這種社會整體上像金剛石,非常硬;內(nèi)部又像水,流動性、靈活性非常高,資源優(yōu)化能力強。現(xiàn)代法治國家能夠取得社會自發(fā)生長和控制之間的平衡。 任何一個良序運轉(zhuǎn)的社會都是人工自覺設(shè)計的組織和自發(fā)協(xié)調(diào)的市場之間的均衡,如果一般均衡被扭曲,就會產(chǎn)生“有組織的不負責任”現(xiàn)象,社會問題必然高發(fā)。 4 風險社會的典型案例:武漢 全球化時代來臨之后, 越是新崛起的城市越高風險, 越是人口集中的城市越高風險, 越是交通節(jié)點的城市越高風險, 越是淡漠公共衛(wèi)生的城市越高風險, 越是缺乏現(xiàn)代治理經(jīng)驗的城市越高風險。 武漢作為國內(nèi)發(fā)展最快的城市之一,具備以上特點。 為什么COVID-19疫情在武漢如此嚴重?需要好好分析與復(fù)盤,為全世界所有城市治理提供借鑒。 先說一個特殊存在,也就是全球存在的野味市場。 雖然現(xiàn)在不能確定病毒最初源頭來自哪里,但野味交易市場的存在,就是對城市的威脅:不同種類的野生動物一年四季不斷地集中在一個小小空間,這幾乎是天然的病毒進化實驗室。不管最終的調(diào)查結(jié)果如何,城市對野味市場一定要嚴加控制。 COVID-19與SARS最相似 可以摸擬一下現(xiàn)實情境,COVID-19病毒的祖先可能是從原始森林某只蝙蝠身上帶來,一開始傳染能力弱,并不傳染人,但在野味市場千奇百怪的動物免疫系統(tǒng)的刺激下,病毒向各個方向進化,借助中間宿主,一個分支逐漸適應(yīng)人體,最終變異出可以攻擊人體肺細胞的表面蛋白ACE2,這是非常有可能的。 COVID-19與其它病毒的親緣距離 全世界可能很多地方存在這個病毒,但為什么武漢成為受害者呢? 這與武漢這個城市有關(guān),作為一個上千萬人口的復(fù)雜系統(tǒng),各種關(guān)系糾纏在一起,成為風險指數(shù)極高的社會,很容易被病毒攻克,我們從以下核心系統(tǒng)來研究下這個“樣本”: ?決策系統(tǒng) 病毒傳播被初期,決策過程缺乏醫(yī)學(xué)素養(yǎng)和流行病學(xué)意識,忽視病毒威力,輕視一線醫(yī)生的預(yù)警,高估現(xiàn)代醫(yī)學(xué)面對病毒的快速反應(yīng)能力。 ?法律系統(tǒng) 野味市場這塊天然的高密度病毒實驗室存在這么久,法律的警惕性非常薄弱。 ?社會組織系統(tǒng) 社會自組織薄弱,缺乏大量多樣化社會團體的協(xié)作,封城期間只依靠單一化官方組織,很多問題解決不了。 ?學(xué)術(shù)系統(tǒng) 有研究和鑒別能力的專家保持沉默,專業(yè)意見沒有得到重視,百姓聽不到專業(yè)聲音。 ?信息系統(tǒng) 本地信息體系缺乏獨立性,一直為錯誤信息搖旗吶喊,導(dǎo)致結(jié)果愈演愈烈。 ………… 整個城市只有少數(shù)人在思考、在負責,關(guān)鍵信息節(jié)點不能透明公開,社會缺乏自行行動的能力,城市各個子系統(tǒng)問題重疊起來,很容易引發(fā)了危機。 社會非常像人體內(nèi)的器官組織,人體均衡運行既需要大腦神經(jīng)的強力控制,更需要極其多樣化的器官,彼此自發(fā)競爭和協(xié)作。 以上的分析,同樣適用于88年上海30萬甲肝感染、03年珠三角佛山開始的非典。 武漢只是一個樣本,全世界所有城市,如果社會的一般均衡系統(tǒng)發(fā)育扭曲,就有較高概率發(fā)生各種災(zāi)難。 越復(fù)雜,越脆弱。城市越大,越脆弱。 海恩法則通過統(tǒng)計告訴我們,一次嚴重災(zāi)難的背后,早就發(fā)生過至少1329次輕微征兆,只是人們沒有及時消除隱患,才釀成大禍。 5 永恒悖論: 現(xiàn)代社會的“安全-控制均衡模型” 你越想要安全,那你越想控制更多。 但你控制得越多,系統(tǒng)就越脆弱。 系統(tǒng)越是脆弱,社會越不安全。 這是一個古代的“獨裁者悖論”。 為了安全,城市管理者想法設(shè)法去控制社會的細節(jié)運轉(zhuǎn)。 但天底下沒有免費午餐,凡事皆有代價,安全控制下的社會體系缺乏自我訓(xùn)練,就像一個被家長看大的孩子,沒有自我修復(fù)能力,社會會周期性崩潰。 社會在控制和安全之間,存在一個互相試探、博弈形成的均衡。 安全的可能性邊界曲線 任何組織的規(guī)模增長,都會伴隨著內(nèi)部摩擦成本的增長,隨著組織規(guī)模擴大,控制的邊際成本也加速提高,當組織趨近于控制社會所有資源時,邊際成本也趨于無窮大。全盤計劃崩潰的原因也在于此。 邊際均衡模型 模型告訴我們,控制是有代價的,控制強度一旦超過最優(yōu)點,控制本身會反噬安全,原因在于: ?什么都想控制,會導(dǎo)致分不清事項的輕重緩急。 ?控制權(quán)力增大后,會吸引投機者進入中心,擾亂中心節(jié)點運轉(zhuǎn)。 ?控制本身會壓制被控制對象的活力,使得受控節(jié)點缺乏解決問題的能力。 ?控制對象會徹底虛化,放射虛假信息,層層累積之后,控制中心得到的反而是混亂信息。 ?控制程序有自發(fā)的膨脹趨勢,反噬控制程序的效率本身。 長此以往,強控制的效率會很差,應(yīng)付危機的能力也會下降,直到強控制崩潰,就好像堅硬的金屬總會疲勞崩斷。 6 “超級智能”可以徹底控制社會風險嗎? 人類是安全控制中最大的弱點。 如果引入超級智能(大數(shù)據(jù)、超級計算機、人工智能、深度學(xué)習的合體),引入一個AI作為領(lǐng)袖,我們可以從一開始就控制住COVID-19病毒嗎? 這仍然是幻想,大數(shù)據(jù)并不能實現(xiàn)中心化的持久安全,原因是: ?大數(shù)據(jù)和超算所使用的數(shù),基本是有理數(shù),有理數(shù)天生適合預(yù)測。然而連續(xù)統(tǒng)定理證明,在兩個有理數(shù)之間存在無窮多無理數(shù),人的行為、自然界包含著許多無理數(shù),如增長現(xiàn)象涉及的自然增長倍數(shù)e,周期循環(huán)現(xiàn)象涉及的圓周率π,混沌現(xiàn)象涉及的混沌數(shù)δ,黃金分割數(shù)Ω。 歐拉公式統(tǒng)一了增長現(xiàn)象和周期現(xiàn)象 ?大數(shù)據(jù)需要一個前提:準確的數(shù)據(jù)。然而數(shù)據(jù)的產(chǎn)生是個體自發(fā)抉擇形成的,自愿的行為才會產(chǎn)生準確的數(shù)據(jù)。大數(shù)據(jù)監(jiān)控本身會扭曲初始數(shù)據(jù)的真實性,來自不同方向的扭曲數(shù)據(jù)反饋到系統(tǒng)中心線性疊加之后,數(shù)據(jù)偏離真實情況更厲害。 ?計算機大量應(yīng)用和運行,本身制造的天量數(shù)據(jù)永遠跑在超算的計算能力前面,熵+永遠大于熵-,這就像粒子速度不可能大于光速。 ?計算機、人工智能背后的程序基礎(chǔ)是二進制,非此即彼,確定無疑。然而人的行為卻不是非此即彼的二元選擇,人是矛盾的,經(jīng)常會做出自己也理解不了的行為。 ?二進制基礎(chǔ)上的軟件,遵循的是線性運算。把非線性問題局部簡化成線性,本質(zhì)都是近似運算。不管線性運算如何線性疊加,它仍然無法模擬復(fù)雜系統(tǒng)的非線性本質(zhì)。 ?設(shè)計大數(shù)據(jù)、深度學(xué)習的軟件的是人,設(shè)計者會在程序參數(shù)和權(quán)重上加上自己的偏好。 二進制、程序、大數(shù)據(jù)本身是人創(chuàng)新的結(jié)果,它們無法超出人的理性,而人的理性無法超出自然規(guī)律。線性思維假定時空是均勻變化的,忽視時空存在漲落,在邏輯上存在著非邏輯的跳躍: 時空漲落 ?從局部預(yù)測全體的合成謬誤 程序往往是從局部性質(zhì)開始,經(jīng)過統(tǒng)計預(yù)測全體行為,然后通過貝葉斯動態(tài)修正。然而,局部元素的性質(zhì)與整體的性質(zhì)只是部分重合,整體會喪失一些元素性質(zhì),出現(xiàn)一些元素不具有的性質(zhì),這一減一增過程,正是大自然創(chuàng)造力的奧秘,而貝葉斯動態(tài)修正仍然是被動等待整體涌現(xiàn)的新信息,并不能預(yù)測真正的變化。 ?從過去預(yù)測未來的時間謬誤 大數(shù)據(jù)收集的數(shù)據(jù)都是已經(jīng)發(fā)生的事件信息,然后去預(yù)測未來變化,這是有局限性的。如果過去有的未來一定有,過去沒有的未來一定沒有,宇宙只會保持一片混沌,不會涌現(xiàn)復(fù)雜的分子、生命、星系;數(shù)學(xué)和計算機也不應(yīng)該在人類社會無中生有。 凡是可以預(yù)測的變化,都不是變化。局部和整體之間有一減一增過程,過去和未來之間有消失和創(chuàng)生的過程。過程里的不確定性,是事物的內(nèi)稟屬性,線性數(shù)學(xué)是處理不了的。當然,這不是否認數(shù)學(xué)的應(yīng)用,而是認清數(shù)學(xué)的能力:給定條件下找出最優(yōu)解。 所以,就算我們找到一位“超算”作為君王,也不能控制住COVID-19病毒。 黑客帝國建筑師 7 遠離疫情, 尋找社會安全運行的“計算公式” 是的,雖然我們竭盡全力。 可是,復(fù)雜的人類社會仍然漏洞百出。 就算求助于AI,但人工智能是線性思維,不能徹底清除不確定性。 那我們到底如何應(yīng)對復(fù)雜的風險社會呢,如何應(yīng)對可能二次爆發(fā)的疫情? 首先必須要接受,無論人如何努力,數(shù)學(xué)如何超越,超算如何強大,絕對安全永遠實現(xiàn)不了。 應(yīng)對不確定性的唯一思路,是壓縮、分散不確定性,以小規(guī)模、小概率的形式廣泛分布在社會各個體和團體身上,收益和風險對等捆綁在每個人身上,自身負責。雖然時不時會出現(xiàn)一些小小的事故,但不會演變成大型災(zāi)難。 在應(yīng)對這些頻繁發(fā)生的小事故中,除了要求我們每個人時刻做到“自我隔離”外,具體的建議遵循以下公式: i表示數(shù)量 S:Security 安全 L:degree of Law法治是社會的底線,維護法治是第一要求 F:Free flow of resources讓資源和人才自發(fā)形成最優(yōu)組合 M:Media independence充分發(fā)揮媒體預(yù)警功能,接受其多樣性 A:Academic independence尊重學(xué)者的獨立性,嚴肅對待研究成果 O:variety of social Organization培育社會團體多樣性,自發(fā)協(xié)作將危害消除在萌芽階段 I:transparency of Information公共安全信息即時公開和透明 E:reduce psychological Expectation降低心理預(yù)期,放棄控制一切的念頭和做法,復(fù)雜社會的運轉(zhuǎn)是不可能聽從人的命令的 從正向看,可以把它視為社會安全運行公式。 風險是復(fù)雜系統(tǒng)的內(nèi)稟屬性,而且風險總是內(nèi)稟地趨于爆發(fā)。復(fù)雜系統(tǒng)本身都有退化和熵增的絕對趨勢,總是自發(fā)地趨于混亂和無序,非人力能根除。這是人的永恒悲劇,在重建系統(tǒng)和系統(tǒng)老化之后崩潰兩個極端之間輪回,永無休止。 作為個體,我們唯一能做的,就是成為熵-的那部分,而不是成為熵+的那部分。 結(jié) 別大意,疫情這個時候最值得警惕 弱小和無知不是生存最大的障礙,傲慢才是! 有些人開始近距離嘮嗑,有些人開始呼朋喚友去喝茶。 歐美處于水深火熱之中,我們就好了傷疤忘了痛? 我們付出巨大犧牲好不容易將病毒封印住,不能因為自己怠慢而禍及他人。 在安全疫苗大規(guī)模推廣之前,謹防二次反彈和周期化。 無論是在地鐵上,還是在公交里; 無論是在電梯上,還是在樓道間; 無論是在自己城市,還是去其它城市,都要記得科學(xué)防疫。 個體千萬別忽視自己的力量,你的每一次“自我隔離”,就是對R?數(shù)值的削減。 管理者更應(yīng)該承擔責任,你的每一次“科學(xué)治理”,都是對“疫情計算公式”的修正。 二次爆發(fā),值得警惕,再警惕。
這個行為能夠降低疾病傳染給易感者的機率,縮小疫情的規(guī)模。
它們有4個特點:
不僅僅是中國,印尼,緬甸,老撾的野味市場規(guī)模也不小。
激勵公式中的每個要素,最大可能保證系統(tǒng)的安全。
從逆向看,可以將它視為疫情二次爆發(fā)計算公式。
沒有對這些要素進行有效治理,可能再次引發(fā)災(zāi)難。