科研成果

SCIENTIFIC RESEARCH ACHIEVEMENTS

重大疫情发生与发展规律的数学和统计建模

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职称 负责人 周晓华

人类与传染病的斗争从古至今一直都在进行。从古老的黑死病到近代的艾滋病,从甲型流感到非典,可以说人类社会的发展史就是一部与传染疾病作斗争的历史,而每一次的传染病疫情都会给全球的发展造成巨大的冲击。尤其是2020年伊始,突如其来的新型冠状病毒(COVID-19)疫情在全球范围内持续肆掠,如何科学、高效防控成为了亟待解决的问题。北京大学周晓华团队综合利用流行病学数据、病毒基因数据、交通流量数据等各种信息,从统计模型和数学模型相结合的角度对本次新冠疫情的发生和发展过程进行深入研究,聚焦于病毒特征分析、疫情现状分析、干预措施评估和人群易感性分析等关键问题。

具体来说,项目团队(1)构建了符合于新冠疫情特征的动力学传播模型,解释了新冠独特的传播动态,揭示了家庭感染在新冠疫情传播中的作用,充分考虑到潜伏期的传染性、无症状感染者和医学追踪以及不同时间点防控措施对于疫情的影响,克服传统动力学模型的不足;(2)利用新的数学方法对病毒的潜伏期、隔代时间、再生数等特征进行估计,不仅减少了偏倚,并充分利用丰富的现成数据,提高了病毒特征估计的准确性;(3)证明了新冠的传输异质性相对较高,存在超级传播事件的概率较高,并首次定义超级传播者是感染6个及以上二代病例的感染者,从而确定了天津某传播链中存在超级传播者;(4)鉴定了“冷冻”病毒是导致2020年6月北京新发地疫情和2021年5月安徽-辽宁疫情中主要原因;(5)提出动态调整新冠病毒疫苗的分配以减少我国死亡率、住院率等;(6)通过数学模型对我国清零防疫相关政策提出建议并获得高度关注,揭示了在2021年夏秋的病毒变异特性和人群免疫水平下,一旦我国采取了上述参考国家的防疫政策,即便在高度乐观保守的估计下,我国每日新增确诊病例将达到数十万例,每日新增重症也将接近万例。

周晓华团队的相关工作不仅在国际顶刊上进行发表(例如Science Advances,Nature Communications等),还产生了较大的社会影响,其中仅对针对我国清零防疫相关政策的工作就有370多家重要媒体参与报道本项工作,国内媒体有人民日报、人民政协网、光明网、央视网、南方都市报、观察者网、凤凰网澎湃新闻、 今日头条等;国际媒体有英国路透社、美国有线电视新闻网、英国每日邮报、英国世界新闻报、美国彭博社、

美国新闻周刊、美国新闻和世界报道等等。周晓华团队为新冠疫情流行病学调查、疫情监测、防疫政策等作出重要贡献。

周晓华团队研发的重大疫情发生和发展规律的数学统计和建模示例图

已完成疫情数据共享、预警和可视化平台的开发,建成包括数据采集系统、国内数据监控平台、国际数据监控平台和手机端数据监控平台。

获得相应软件著作权证书3项;

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