抗击疫情，数学家来了

　　抗击传染病的队伍里，有一支战队听上去很隔行——数学家。

　　今年5月21日，新一轮新冠肺炎疫情刚刚在广州荔湾区冒头。生物学家迅速确定，造成感染的是印度发现的变异毒株，疾控专家马上展开流行病学调查。

　　此时，数学家黄森忠正坐在离广州2000多公里远的办公室里，盯着电脑屏幕上山峦起伏般的一组组曲线。新冠肺炎疫情暴发后，这位南开大学统计与数据科学学院教授率领团队依据数学模型开发出EpiSIX传染病传播预测系统(以下简称“预测系统”)。

　　在广州荔湾区的新冠肺炎疫情数据录入预测系统后，黄森忠团队作出一个预判：荔湾区这轮疫情可能于6月24日前结束。这个预判说明，在广州，疫情已受到有效控制。  

　　黄森忠不爱空发议论，他习惯用数据说话。他会长时间安静地坐在电脑前，盯着数据在数学模型里“跑”出一条条“波浪”，一连几个小时，水都不喝一口。

　　在他眼中，每一条波线都记录着人类与病毒的厮杀。“波峰就是拐点，意味着从那时起，人类占了上风。”黄森忠从椅子里直起身子，指着一道道时而向上攀升、时而又向下滑坡的波线，用了一个感性的比喻，“波形一旦下探，就像是人类把疫情打下去的样子。”

　　从社会总成本的角度出发，寻找最优的疾控策略

　　每天上午，黄森忠都会骑着自行车，快速穿过车水马龙的天津闹市区，再拐进幽静的校园——新冠肺炎疫情发生以来，大学校园比从前安静多了。

　　与车轮一起飞转的，是他满脑子来自世界各地的数据——每一个数字背后都是性命攸关的大事。

　　在南开大学范孙楼一间安静的办公室里，一切纷繁复杂的问题都拥有它们的数学化表达。

　　比如，在一幅统计图表中，横轴是时间线，纵轴是患者数。

　　新冠肺炎的确诊患者是坐标系中一个个黑点，同一天出现的黑点堆积成高低不一的柱状线段，即单日确诊病例数；柱状线段顶端相连，便形成了一条蜿蜒曲折的波线。

　　2003年突如其来的“非典”，让黄森忠开始对“数学流行病学”产生兴趣。当时，这个学科在中国尚属新兴领域。在随后多年的研究中，黄森忠积累了大量分析各类传染病的数学模型，2010年前后开发出传染病预测系统。累积的“兵器”与“战术”都在新冠肺炎疫情出现后派上了用场，他和团队很快推出了预测系统的升级版。

　　从疫情大规模暴发到散发、僵持，一年多过去了，新冠病毒仿佛与人类玩起了你退我进的游击战。人们意识到，必须抱定与之长期共存的决心。在中国，偶有散发疫情时，老百姓都爱问：这波疫情什么时候结束、会感染多少人？决策者想知道，该采用哪些疾控策略，既能控制疫情，又能减少对正常社会生活的负面影响。

　　来自全国各地的多位疾控专家、数据专家也加入了黄森忠的团队。他们有的负责搜集病例数据，有的研究疾控策略，有的负责监控模型走势并在合适的时机进行修正……每天的沟通、交流都在线上进行，激烈争论是常有的事。

　　去年以来，这支团队提供的预测结果及应对建议，成为一些地方政府制定疫情防控策略的重要依据。

　　2020年秋天刚刚到来时，黄森忠团队通过预测系统算出，到2021年3月份全球新冠肺炎大致的确诊累计人数。5个月后，根据世界实时数据统计网()公布的数字，截至2021年3月，全球确诊总数1.15亿，病亡数255万，与黄森忠团队此前的预估数大致相同。

　　他们还提出“疾控成本最优化策略”理论。新冠肺炎疫情暴发初期，很多地方不得不采用区域封锁的办法，用隔离的方式阻断病毒传播，也有专家提出“闷死病毒”之说。

　　然而，暂停社会运转的代价是巨大的。因此，在疫情稍稍出现缓和时，黄森忠团队就开始思考从社会总成本的角度出发，寻找最优的疾控策略。

　　这些专门和数字打交道的人选取了两个数字进行比较，其一是确诊患者的平均治疗费用；其二是减少一个潜在患者的平均预防费用。他们认为当前者远小于后者时，就可以采用一种“开关式”控制的疾控策略，即放松对普通民众的预防措施，而对确诊患者依旧实行严格的隔离措施。

　　2020年春节后，他们提出建议，中国2月9日开始可以适当在新冠肺炎疫情低风险地区复工生产，并保持应有的警觉，在必要时隔离险区。这一建议被决策部门采纳，吹响了全国复工复产的第一声号角。

　　事实验证了他们的预测结果

　　在数学家眼中，整个世界都可以放在模型中跑一跑。

　　在“数学流行病学”研究领域，不同的研究者会建立起不同的模型来模拟病毒传播的趋势，但背后的数学原理是相似的。