传染:为什么疾病、金融危机和社会行为会流行-读书笔记

来自楠悦读

作者亚当·库哈尔斯基,伦敦卫生与热带医学院传染病流行病学系副教授,致力于使用数学模型研究传染病和社会行为的传播。他曾参与过对西非埃博拉病毒、南美寨卡病毒等疫情的流行病学研究,研究结果被BBC、《华盛顿邮报》等世界著名媒体广泛报道。

在2020年的新型冠状病毒疫情期间,库哈尔斯基的团队是全球流行病学领域最活跃的研究团队之一,目前已在《柳叶刀》《自然–医学》等世界顶级医学期刊发表多篇论文。此外,他还为英国政府制定疫情防控政策提供专家建议。


用模型思维破译疾病传染

我们都知道,不管是现在我们全球面临的新型冠状病毒还是2003年的SARS,都给我们留下了惨痛的记忆。在过去的一百多年里,世界各地的联系越来越紧密,出现了更多重大的全球疫情,比如艾滋病、大流感等等。但是,很长时间以来,面对疫情人类能做的事情都很有限。每次新的疫情情况都不一样,病毒会变异、暴发的程度也都不同。

每次我们总结的经验,并不足以应对突然发生的疫情。所以,作者认为清楚传染病的特征,分析传播模型和数据,追溯传染病的源头,这些都对传染病的预防和控制至关重要。那我们还能怎么办呢?流行病学研究,也就从这里开始的 。

20世纪以前一直困扰人类的一种疾病,叫做疟疾。在温带地区,疟疾一直是常见的流行病。在20世纪以前,人们还不知道疟疾的病因,更不知道疟疾为什么会传染。一旦疫情暴发,除了治疗已经中招的病人,人们唯一能做的,就是等待它过去。但19世纪末,英国有一位军医,叫罗纳德·罗斯,他下定决心,要破解疟疾传染的秘密。罗斯首先证明了疟疾传播的媒介是蚊子,还因此获得了诺贝尔奖。但罗斯没有止步于此。他还要证明疟疾的传播是可以阻断的,阻断的方法,就是控制蚊子的数量。

可当时人们普遍的反应,居然是嘲笑罗斯。在他们看来,蚊子不可能消灭到一只不剩,既然不能,疟疾就还是会传播。但罗斯坚信,用不着消灭所有蚊子,只要控制蚊子的数量,就能防控疟疾。他是怎么证明的呢?

他说服一家机构在埃及的一座城市采取控蚊措施。那里每年都会暴发疟疾,大约会有2000人感染。结果,控蚊措施的效果不错,当年感染的人数下降到了100人以下。虽然有了现实的证据,但还是有同行质疑罗斯。他们会说,就算疫情控制住了,也不能说明就是因为控蚊,没准是因为气候变了。那么如何证明这种干预是有效的?如果预测到会发生疫情,我们肯定会做各种干预,努力避免灾难发生。最终灾难没有发生,到底是预测错了,还是干预有效呢?

蚊子定理

面对这道难题,罗斯决定求助数学。他设计了一个数学模型,用模型来模拟疫情。首先,他要计算出特定地理区域内每个月的疟疾平均感染人数,这意味着将疟疾传播过程分解成不同的基本构成要素。比如这个地区有多少人,有多少只蚊子,你就得到了一个重要的指标“蚊子密度”。然后,你可以设定其他参数,包括已经感染疟疾的人数,能够成功叮咬病人的蚊子占多大比例,还有能够再次传播疾病的蚊子占多大比例。这样,就能算出“蚊子密度”和感染人数,也就是疫情规模的关系。罗斯给自己的模型起了个名字,叫“蚊子定理”。

SIR模型

后来一个叫麦肯德里克的年轻科学家,他非常认同罗斯的思路,决心用这个思路,探索疾病传染更普遍的规律。他给自己设定的问题是:疫情结束的原因到底是什么?当时,对这个问题有两种常见的解释,有人说是易感人群逐渐减少直到没有了,也人说是病原体的传染性越来越弱。麦肯德里克和同伴一起设计了一个数学模型,叫作SIR模型。SIR这三个字母,分别代表易感者、传染者和康复者。麦肯德里克发现,当易感者在人群中占的比例足够小的时候,疫情就会开始逆转。这才是疫情结束的真正原因。换句话说,疫情会在所有易感者都被感染之前就结束。一个很有争议的概念,“群体免疫”,就是在这个研究的基础上得到的。SIR模型展现了疾病传染的普遍规律,但还无法解决疫情,那我们如何防患于未然呢?

R值和超级传播者

在有关疫情的新闻报道中,我们听过这两个概念:一个是R值,也就是再生数;另一个是超级传播者。这两个概念,就是如今流行病研究领域最核心的概念。它们揭示了传染发生的原因。

R值表示1个感染者平均能再感染几个人。比如R值为2,就是说1个初始病例平均会再传染2个人。R值大于1的时候,疾病才会持续传染。R值越大,传染的速度就越快,规模也越大。R值为2的疾病,暴发到第5代会有32起新病例;如果R值是3,第5代时就会出现243起病例。一般流感R值在1到2之间,影响相对比较小。2003年的SARS病毒,R值在2到3之间,所以会暴发疫情。很显然,R值最大的优点就是直观。一种传染病会不会暴发,暴发的速度有多快,规模有多大,一目了然。它还能帮我们评估应该怎么办,比如需要多少人接种疫苗才能阻断疫情。如果R值为20,比如麻疹,每20个人中就需要至少接种19个人,或者说,接种率超过95%,才能阻断疾病暴发。那R值是怎么算出来的呢?

影响R值的关键因素有4个,分别是传染期、传染机会数、传染概率和易感性。假设一个人得了流感,传染期就是说他在多长时间内会传染给别人;传染机会数是他每天有多大概率会传染给别人;传染概率是他接触到其他人的时候,发生传染的概率;易感性,就是其他人被传染的可能性。这样,我们就得到了R值公式:R=DOTS。DOTS就是那四个因素的首字母。 有了R值公式,我们就能明确应该如何防控传染病。流感暴发后,确诊病例和接触者要隔离一段时间,就是要错开传染期;流感期间最好少出门,是为了减少传染机会数;戴口罩是为了降低传染概率。易感性的问题因人而异,不过有些疾病,比如艾滋病,我们可以通过药物来降低人群的易感性。当然,R值描述的不是现实情况,而是整体趋势。在现实中,感染人数并不是2个变4个、4个变8个,而是遵循“二八法则”。在很多传染病疫情中,都是20%的病例引发了约80%的传播。如果单个病例传染的人远远大于平均数,这个病例就是刚才说到的“超级传播者”。

比如,天花这种病的R值大约是5,也就是说1个初始病例能传染5个人左右。但1972年3月,一名塞尔维亚教师得了天花,随后有38起病例都跟他相关。这位教师就是“超级传播者”。

罗斯开创的模型,帮助人类找到了应对疟疾、寨卡、艾滋病、埃博拉等各种疫情的方法,惠及全世界所有的人。但遗憾的是,当年罗斯提出用控蚊措施来阻止疟疾的想法,直到很多年后才被广泛采纳。到了1975年,疟疾才从欧洲大陆消失。


传染的规律应用的领域

突然爆发的金融危机、效果显著的网络营销、广泛传播的政治谣言、劫持电脑并勒索高额赎金的电脑病毒,这些现象看似彼此无关,但却拥有一个共同的特 点:它们都是传染性事件。这并不只是一种通俗化的比喻,实际上,如果隐去标签,金融泡沫和麻疹的传播曲线几乎别无二致。

无论是疾病还是社会现象,传染的前提都是人际网络,而模型方法的核心正是对网络的深入理解和调控。如今的我们身处在一个个复杂并相互影响的人际网络中,如果传染规律能解决流行病的难题,它应该也能解决其他领域的难题。今天,越来越多的人认同罗斯的思路。他们尝试用传染规律解决各种问题,包括降低金融危机的风险,制造流行现象,减少暴力行为等等。

金融危机

金融危机的原因当然非常复杂,但是它蔓延的原因,大多是人的贪婪和恐惧导致的。所以交易行为,不管是买入还是卖出,也会传染。

比如,2008年的金融危机跟房贷衍生的金融产品有直接关系。在那之前,美国人对房价非常乐观。2005年的时候,有人问后来的美联储主席伯南特:全国房价都下跌会发生什么?伯南特的回答是:那几乎不可能,从来没有发生过全国范围内的房价同时下跌的情况。这种“对于上涨的错觉”是会传染的。这就是所谓的“博傻理论”:人们虽然知道花高价买下某件物品是愚蠢的,但是却相信有一个更大的笨蛋,会花更高的价格从他们那儿把它买走。随着房价泡沫破裂,“对于下跌的恐惧”也同样会传染。

2008年金融危机爆发后,《金融时报》的一位记者担心银行会倒闭,就来到曼哈顿的一家银行,想从账户中取些现金。他发现,银行里等候的人已经排成了长龙。这些衣着得体的华尔街精英,都是来取现金的。

现实的教训告诉我们,在金融网络中,交易行为会传染。从传染的视角来看,金融危机和传染病疫情遵循相同的规律。从曲线的形状上看,金融资产价格的上涨和接下来的暴跌,跟麻疹或其他传染病病例的出现和消退,几乎完全相同。

这个视角,彻底改变了人们思考金融危机的方式,也为应对金融危机提供了新的思路。2008年以后,各国央行都开始研究“网络结构如何扩大传播”。这个理论是性传播疾病研究者在20世纪末提出的。银行也开始借鉴传染规律来预防金融危机。如果把金融危机看作“疫情”,我们就可以像防控疫情一样,通过控制公式里的变量,降低危机暴发的速度和规模。比如,如果让银行持有足够的资金,就可以降低它对危机的“易感性”。但作者说,金融危机并没有完全可以预测。首先,因为数据有限,在研究危机发生的概率时,数据有微小的偏差,都会导致结果有巨大的误差。还有就是人类行为和想法太过复杂。

观念和行为

观念和行为到底是如何传染的呢?日常生活中,我们每一次购买产品、每一次转发消息,其实都可以看成一次传染。那么,有关增长和流行到底是怎么回事呢?罗斯在研究疟疾传染的时候发现,传染现象有相通的趋势,会表现为一根拉长的S曲线。一般情况下,刚开始的时候,被传染的人会呈指数级增长,增长速度不断加快,随后,增长会逐渐慢下来,直到最终停止。到了20世纪60年代,S曲线被应用到社会学领域,研究传播现象,而且大受欢迎。

《创新的扩散》提出了一个观点:新理念和新产品在接受早期,普遍符合S曲线的趋势。随后,一位营销专家拓展了这个理论,并且成功预测了新产品的销售趋势。1966年,彩色电视机的销售大量增长。当时,整个行业对销售预期都很乐观,觉得销量会持续增长。但这位专家预测,销量会在1968年达到顶峰,然后呈下降趋势。事实证明,他的预测更接近现实情况。2018年,研究者用同样的规律,分析了《纽约时报》畅销榜中的畅销书。他们发现,畅销书也会遵循固定模式。大多数畅销书的销量都是一开始增长很快,在出版后大约10周内达到顶峰,然后下降到很低的水平。平均而言,95%的销量都集中在出版后的第一年。

而其他书籍绝大多数,根本不会流行。微软团队发现,在推特上,大约95%的推文根本就没人转发。剩下的推文,大多数也只是被转发了一次。其他在线平台的情况也基本如此。用传染规律来看,网络上的大多数内容R值都不到1,没有传染性。另一项研究指出,从2014年到2016年,脸书上那些最流行的内容,R值也就在2左右。但也不要灰心,作者说想让传染性不那么高的内容流行,也是有办法的。

比如,可以引入更多的“传染源”,也就是所谓的“广撒种营销”。如果给很多人都发一条传染性不高的内容,在随后的小规模传播中,它就会引起更多的关注。美国的新闻聚合网站BuzzFeed早期的许多内容,都是通过这种方式流行起来的。2013年,BuzzFeed已被评为脸书上“社交性”最强的发布者,它拥有评论、赞和转发分享,比其他任何组织都多。

无论是疾病还是社会现象,传染的前提都是人际网络,而模型方法的核心正是对网络的深入理解和调控。如今的我们身处在一个个复杂并相互影响的人际网络中,从传染的角度去审视和应对各类问题,或许能为我们提供全新的启示。


传染:为什么疾病、金融危机和社会行为会流行 导图
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