當(dāng)你坐在家里玩著《模擬人生》、《模擬城市》等游戲時(shí)是否知道，世界各地有一批科學(xué)家，也坐在他們的實(shí)驗(yàn)室里，在計(jì)算機(jī)上模擬著H1N1甲型流感病毒的傳播？

　　他們的模擬是基于數(shù)學(xué)模型和流行病學(xué)的基礎(chǔ)。在疾病變化迅速的今天，研究流行病學(xué)的人并不一定要穿著白大褂，躲在臨床試驗(yàn)背后，也不一定要往返著調(diào)查患者，長(zhǎng)年地跟蹤疾病的變化，今天，坐在計(jì)算機(jī)前面，也可以對(duì)疾病的擴(kuò)散趨勢(shì)胸有成竹。

　　依據(jù) 根據(jù)交通建模型

　　今年三四月份，H1N1甲型流感在墨西哥爆發(fā)，隨后，病毒在北美爆發(fā)，很快，全球各地都出現(xiàn)了病例，中國(guó)采取了嚴(yán)格的防控隔離措施，但病例也接二連三地出現(xiàn)。

　　而這一情形，在還沒(méi)發(fā)生之前，就已經(jīng)出現(xiàn)在美國(guó)印第安納大學(xué)信息學(xué)院的 “全球流行疾病傳播模式”項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)室里了。實(shí)驗(yàn)實(shí)所用的模型結(jié)合了人口統(tǒng)計(jì)學(xué)和人口移動(dòng)數(shù)據(jù)，用空間結(jié)構(gòu)隨機(jī)模型的方式來(lái)模擬全球范圍內(nèi)，流行疾病的擴(kuò)散趨勢(shì)。在此前，很少有電腦參與到流行病學(xué)的理論推測(cè)中。

　　據(jù)參加電腦模擬病毒傳播項(xiàng)目的中國(guó)留學(xué)博士胡浩介紹，在SARS之后，這個(gè)模式曾經(jīng)對(duì)個(gè)別城市進(jìn)行模擬，此后又對(duì)人傳人的禽流感進(jìn)行模擬，從05、06年開(kāi)始，這個(gè)模式中開(kāi)始鋪上全球的地圖，并在今年開(kāi)始進(jìn)行H1N1病毒傳播趨勢(shì)的預(yù)測(cè)。

　　患者可以通過(guò)坐飛機(jī)很快地將病毒帶到另一個(gè)城市或國(guó)家。因此，當(dāng)已知流感爆發(fā)的第一個(gè)國(guó)家是墨西哥之后，要預(yù)測(cè)病毒在其他國(guó)家的傳播，最重要的數(shù)據(jù)便是交通數(shù)據(jù)。

　　“我們借助航班和城際交通數(shù)據(jù)，制作交通網(wǎng)絡(luò)，看在全世界范圍內(nèi)人們?cè)趺匆苿?dòng)，怎么分布，然后再依據(jù)其建立模型�！焙�浩說(shuō)。

　　調(diào)整 幾個(gè)參數(shù)很重要

　　人口的城際交通移動(dòng)分為兩層，城市與城市之間短程的移動(dòng)，通常通過(guò)飛機(jī)或火車實(shí)現(xiàn)，兩個(gè)國(guó)家之間的移動(dòng)則主要是航班，研究人員將全球的航空數(shù)據(jù)加上大約30個(gè)國(guó)家的每日的城際交通數(shù)據(jù)構(gòu)建出了一個(gè)碩大的交通網(wǎng)。

　　“我們將全球劃分成很多既小又精確的格子，稱為人口網(wǎng)格，每個(gè)格子統(tǒng)計(jì)有多少人口。這些個(gè)格子概括了世界各地人口的移動(dòng)�！焙�浩說(shuō)。這個(gè)網(wǎng)格的依據(jù)就是以3300多個(gè)機(jī)場(chǎng)為中心，按照機(jī)場(chǎng)附近的人口分布來(lái)設(shè)置。最初，研究人員因?yàn)闆](méi)考慮到小城市邊上往往有很大的城市，因此產(chǎn)生了誤差，經(jīng)過(guò)調(diào)整，城市網(wǎng)絡(luò)的人口分布精確了很多。

　　在確立了交通的數(shù)據(jù)，人口的分布之后，研究人員還需要將流行病學(xué)的模式加入進(jìn)去。流行病學(xué)有著很多模式，最經(jīng)典的模型是“S-I-R”，三個(gè)字母分別代表易感人群、傳染人群和已恢復(fù)人群即已經(jīng)從染病者中移出的人群。這是科學(xué)家1927年采用動(dòng)力學(xué)方式建立的模型，成為流行病學(xué)模型中的一個(gè)經(jīng)典。

　　不過(guò)，這個(gè)模型中，病人的日接觸率是一個(gè)常數(shù)，有效接觸率傳染力是不變的，這就導(dǎo)致結(jié)果存在一定的誤差。對(duì)于善變的流感病毒而言，模型要復(fù)雜得多，還要考慮潛伏期，人群特征等各種因素。

　　“做流行病學(xué)的模型，最關(guān)鍵的是要知道平均會(huì)感染多少人�！焙�浩說(shuō)。病毒的傳播能力又叫再生數(shù)，這個(gè)數(shù)值在世界衛(wèi)生組織會(huì)對(duì)每個(gè)傳染病毒有個(gè)值。再生數(shù)越小的，病毒的傳播能力就越弱，比如1918年的西班牙流感，再生數(shù)大于2.5,而今年的甲型H1N1流感，再生數(shù)估計(jì)在1.4-2.5之間。

　　應(yīng)用 預(yù)知何時(shí)進(jìn)入中國(guó)

　　在經(jīng)過(guò)人口分布模型與流行學(xué)模型的融合之后，再經(jīng)過(guò)幾個(gè)小組無(wú)數(shù)次的演算，研究人員終于趕在發(fā)生之前預(yù)測(cè)出了一些較為準(zhǔn)確的結(jié)果。

　　比如，在5月份之前，他們便預(yù)測(cè)出甲流將在5月份進(jìn)入中國(guó)，這一情況與后來(lái)發(fā)生的事實(shí)吻合。在多數(shù)情況下，某個(gè)國(guó)家出現(xiàn)病例的時(shí)間都在預(yù)測(cè)的范圍之內(nèi)。

　　計(jì)算機(jī)模擬的結(jié)果能對(duì)決策起到一定作用。此前曾有個(gè)別地方產(chǎn)生恐慌，認(rèn)為只有關(guān)閉機(jī)場(chǎng)這樣絕對(duì)的方式才能阻止病毒，然而經(jīng)過(guò)模擬，研究人員發(fā)現(xiàn)，除非在病毒級(jí)別還很低的時(shí)候就關(guān)掉邊境，或者將航班減少到十分之一，只有這樣才能有效將國(guó)家之內(nèi)的爆發(fā)壓下來(lái)，假設(shè)關(guān)得稍微晚了一點(diǎn)，或者關(guān)得不夠多，依舊無(wú)法起到效果。

　　“如果關(guān)掉一半的航班，那還會(huì)有一半的航班會(huì)代入病例，除非減少到十分之一，否則將得不償失，產(chǎn)生很大的經(jīng)濟(jì)損失�！焙�浩說(shuō)。也正因?yàn)榇祟惖念A(yù)測(cè)，最終，世界衛(wèi)生組織采取了不建議關(guān)閉機(jī)場(chǎng)的決定。

　　背景

　　跟蹤美元了解人口移動(dòng)

　　具體到了一個(gè)城市里面，要模擬人群的傳播就成了另外一個(gè)問(wèn)題。如果說(shuō)，計(jì)算城際之間傳播的模型主要還運(yùn)用在輸入性病例上，那在一個(gè)城市中，還存在本土病例的情況。在世界各地模擬單個(gè)城市中甲流病毒傳播的科研小組中，有的通過(guò)城市交通工具為主要依據(jù)，有的則將視線放在更小的對(duì)象———個(gè)體的人身上，比如會(huì)將每個(gè)人作為模擬的對(duì)象，模擬其每天上學(xué)、工作、去商店等行為，并盡可能地推斷出可能傳染的人數(shù)。

　　現(xiàn)在除了美國(guó)印第安納大學(xué)，美國(guó)西北大學(xué)也在進(jìn)行這方面的研究。

　　1998年，一個(gè)叫做漢克埃斯金的程序員在每張經(jīng)過(guò)自己之手的美元上都做了注釋，提醒接觸到這張鈔票的人都到一個(gè)名叫“喬治去哪兒了？”的網(wǎng)站上登記接受地的郵政編碼，這個(gè)程序員只是出于好奇的目的，卻發(fā)現(xiàn)了這張鈔票隨著形形色色的人經(jīng)過(guò)了各地的飯店、小商販、賽馬場(chǎng)、脫衣舞夜總會(huì)……如今，這個(gè)網(wǎng)站已經(jīng)變成一個(gè)流行的游戲網(wǎng)站，有超過(guò)300萬(wàn)的人注冊(cè)了1億多美元的行蹤。

　　這個(gè)無(wú)心插柳的小故事啟發(fā)了美國(guó)西北大學(xué)的德布克教授，他在近幾年開(kāi)展了美國(guó)國(guó)土上美元地理分布的調(diào)查，通過(guò)對(duì)價(jià)值464670美元的鈔票的行蹤的檢查，他們得出了相應(yīng)的人口移動(dòng)模型，其結(jié)果精確，受到了流行病學(xué)界的肯定。