鐘南山院士團隊在《胸部疾病雜誌》期刊發文，利用機器學習預測重點省份及全國的新冠疫情發展。研究認為：疫情在二月底已達到峰值，到四月底將趨於平緩；如果推遲5天採取封城等乾預措施，中國大陸地區的感染規模將達到目前的3倍；如果提前5天採取措施，感染規模將是目前的三分之一；若逐漸放開對湖北省的限制，將導致當地在三月中旬出現第二個峰值。

來源：科研圈

近日，國家衛健委高級別專家組組長、中國工程院院士鐘南山領導的團隊在《胸部疾病雜誌》（Journal of Thoracic Disease）發表研究，用機器學習方法對2019冠狀病毒病（COVID-19）疫情流行曲線進行了預測，認為疫情在二月底已達到峰值，到四月底將趨於平緩。研究團隊還預測，如果推遲五天採取封城等乾預措施，中國大陸地區的感染規模將達到目前的3倍。此外，解除對湖北省的封鎖將導致當地在三月中旬出現第二個峰值，並使疫情持續到四月底，因此團隊建議繼續採取有力措施進行防控。

《胸部疾病雜誌》是一份國際化的同行評審開放獲取期刊，由呼吸系統疾病國家重點實驗室、廣州呼吸系統疾病研究所（GIRH）、廣州醫學院第一附屬醫院和轉化醫學學會（STM）主辦，現任主編為鍾南山院士。

模型設計和研究方法

這項研究主要使用了SEIR 模型。模型全稱易感-暴露-感染-移除（Susceptible-Exposed-Infectious-Removed），也就是將人群分為這四個可能狀態，通過計算人群如何在四種狀態之間切換，判斷疫情流行規律。

為了控制疫情蔓延，從1 月23 日起，中國採取了史無前例的干預措施，包括封城、延長春節假期、嚴格限制出行和人群聚集、關閉公共場所和進行體溫檢測。研究假設在1 月23 日前每個人每天接觸的到的人數為15 人，1 月23 日後這個數字下降到3 人，3 月1 日後又上升到10 人（假設復工後仍然採取一定的控制措施） 。參考其他文獻，研究團隊在模型中設定新冠肺炎潛伏期為7 天，病死率為3%。

在這些前提下，研究團隊對湖北、廣東和浙江三個省份以及全國整體的疫情發展進行了預測。此外，研究還使用2003 年嚴重急性呼吸綜合徵（SARS）暴發時的數據，對長短期記憶模型（LSTM）進行訓練，預測全國疫情趨勢。

各省份疫情預測

研究團隊預測，如果繼續採取目前的干預措施，湖北省內疫情在2 月20 日已達到峰值，當時現存確診病例預測值為42 792 例；疫情在四月底基本結束，累計確診病例最終達到59 578例。（衛健委通報顯示，2 月20 日湖北省現存確診病例實際值為48 730 例。）

論文還指出：“如果沒有及時採取乾預措施（即推遲5 天），2 月25 日時（湖北省）感染數將達到115 061 例的峰值，總感染人數將達到167 598 人。而如果提前五天採取乾預措施，感染數將在2 月15 日達到峰值，總感染人數不會超過25 000 人。”

受人口流動規律影響，在全國范圍內，廣東和浙江累計感染人數長期在第二名、第三名徘徊。研究團隊根據鐵路、航空和道路交通數據，計算出各省份每天輸入和輸出的遷移係數（migration index）。

1 月1 日到2 月7 日的遷移係數。圖中紅色代表湖北，綠色代表廣東，藍色代表浙江；實線代表輸入，虛線代表輸出。可以看出，強有力的干預措施使得流入廣東和浙江的人群數量在1 月23 日之後大幅減少，並保持在低水平。

研究預測這兩個省份的疫情在2 月20 日已達到峰值，當時確診患者數量預測值分別為1202 例和1172 例；疫情預計在四月中旬結束，患者總數分別為1511 例和1491 例。如果推遲5 天採取乾預，兩個省份的疫情將分別在2 月26 日和25 日達到峰值，每個省份感染人數總計將達到10 061 例；而如果提前5 天採取措施，在這兩個省份“疫情將得到有效的抑制”。

全國疫情預測

按照目前的干預措施，研究團隊預測疫情在2 月28 日到達峰值，此時現存確診預測值為59 764 例，最終總感染人數將達到122 122 例。（衛健委通報顯示，28 日實際現存確診為37 414 例。）

如果推遲5 天採取乾預措施，研究團隊預測疫情將在3 月4 日到達峰值，當日現存確診173 372 例，到四月底感染人數總計高達351 874 例；如果提早5 天採取乾預措施，全國感染人數將為40 991 例。

SEIR 模型預測的全國現存感染人數，包括1 月23 日採取乾預措施的情況（藍色）、推遲5 天採取措施的情況（灰色）和提前5 天採取乾預措施的情況（紅色）。實際的確診人數用空心點標出。

研究團隊也對此前同行提出的幾個模型進行了回顧。此前有研究預測，即使武漢封城，中國其他城市也會出現大規模疫情暴發。針對廣東和浙江這兩個人口流動大省的分析表明，這種情況並未發生。研究團隊總結，本次研究的模型預測結果符合疫情的實際發展趨勢。

研究還認為，逐漸放開對湖北的限制導致新一批易感人群流入，即節後從其他地區返回湖北工作的人群，使當地3 月11 日再出現一個小高峰，不過當地現有的一些防控措施有助於減少返程高峰的影響。

本次模型計算中設定新冠肺炎潛伏期為7 天，而有文獻顯示潛伏期中位數為3 天。研究團隊使用不同的潛伏期對模型進行測試，發現更短的潛伏期將加快峰值的到來，但是對感染規模沒有顯著影響。

關於這次研究的局限，研究團隊認為依靠核酸檢測得出的疫情曲線很可能低於真實數值，只有採集足夠的血清學數據才能了解真實的發病率。研究團隊也沒有考慮實驗室檢測能力，儘管這個因素可能限制了確診的數量。最後，研究也沒有考慮季節的影響。研究團隊指出，有觀點認為在非典流行時期，氣溫變化對疫情發展造成了重要的影響；如果這一規律也適用於COVID-19，那麼廣東的疫情將比浙江和湖北更早結束。