Как пояснили в Российском федеральном ядерном центре, для создания модели распространения коронавируса ученые использовали собственную математическую и компьютерную базу. В частности, модернизировали самую популярную в мире модель SEIRD и параллельно создали свою статистическую модель.
- Эпидемия - это типичный пример цепной реакции. Один больной заражает несколько здоровых людей, те в свою очередь еще несколько и так далее. Уравнения модели SEIRD подобны уравнениям, описывающим цепную реакцию в ядерной бомбе или ядерном реакторе, поэтому нам они были понятны, - пояснил заместитель начальника научно-теоретического отдела ВНИИТФ Владимир Легоньков. - Модель очень простая, и ее решение зависит от разности всего двух основных параметров - скорости заражения и скорости выздоровления. Если разность положительна, то эпидемия разрастается, если отрицательна, то затухает. Настораживало, что скорость заражения была в три-четыре раза выше, чем для обычного гриппа или такого опасного заболевания, как лихорадка Эбола. При этом уровень летальности в 10-20 процентов, декларируемый в мире на начальной стадии развития эпидемии, оказался достаточно высоким (для обычного гриппа летальность находится на уровне меньше 0,5 процента).
По словам ученого, чтобы погасить эпидемию, необходимо уменьшить скорость заражения как минимум в четыре раза. Ученые ядерного центра в своих расчетах смоделировали снижение этой скорости, учитывая несколько вариантов. Скорость заражения пропорциональна доле не имеющих иммунитета людей. Поэтому, когда 80 процентов населения переболеет, эпидемия затухнет сама. Аналогом этого является выгорание топлива в ядерном реакторе, приводящее к его остановке. Это допустимо, и обычно так и происходит для эпидемий с низкой летальностью. Другим способом победить эпидемию на корню является искусственная иммунизация. Она лишает вирус среды для размножения. Наконец, можно уменьшить скорость заражения, ограничив контакты между людьми, чем и занялись в России на начальном этапе борьбы с COVID-19. Но эта мера временная, поскольку, как только карантин будет снят, эпидемия может разгореться повторно.
Дифференциальная модель SEIRD, несмотря на свою простоту, сыграла важную роль в понимании основных законов развития эпидемии. Ключевым дополнением стало включение в уравнение фактора бессимптомных вирусоносителей. Это те люди, которые, заразившись, болеют бессимптомно, к врачам не обращаются, а продолжают вести нормальный образ жизни и общаться с окружающими. Именно эти люди являются основным каналом распространения инфекции, поскольку выявленные больные с симптоматикой, как правило, немедленно изолируются от общества и в дальнейшем распространении заражения не участвуют.
Одним из неожиданных результатов расчетов стал тот факт, что введение карантинных мер на первые две-три недели в начале эпидемии слабо влияет на конечный результат, приводя только к оттягиванию основного пика заражений во времени и практически не меняя его амплитуды. Тем не менее, такая задержка полезна с точки зрения мобилизации и подготовки системы здравоохранения к развитию эпидемии, а также появления дополнительного времени на разработку вакцины, считают ученые.
Как показали многочисленные расчеты, ключевым в плане прогнозирования дальнейшего развития события является вопрос о доле бессимптомных вирусоносителей. В зависимости от этого показателя решения могут идти как по благоприятному сценарию, так и по крайне неблагоприятному. Определить этот коэффициент напрямую из моделирования на данный момент не представляется возможным. Поэтому пока ученые ядерного центра продолжают отслеживать развитие эпидемий в некоторых регионах мира - в Нью-Йорке, в Ломбардии, в Ухане, в Москве.
Видно, что принимаемые властями ограничительные меры дают свой эффект, и в ряде регионов число заражений уже идет на спад. Это не означает, что после отмены карантинов эпидемия не может вспыхнуть вновь. Но карантины позволяют добиться двух чрезвычайно важных вещей: во-первых, с уменьшением темпов заражения при карантине снижается пиковая нагрузка на медицинскую систему, а значит, больше людей удастся спасти, во-вторых, карантин затягивает течение эпидемии во времени, давая ученым-вирусологам необходимое время для изучения вируса, протекания болезни, методов лечения и, наконец, создания вакцины, с помощью которой можно будет иммунизировать население и тогда уже объявить окончательную победу над эпидемией. Поэтому так важно продолжать соблюдать введенные карантинные меры, какими бы тяжелыми они не казались, считают ученые.
Несмотря на отсутствие детальных статистических данных, в том числе о доле бессимптомных вирусоносителей, построенная модель ученых ядерного центра показала неплохие прогностические результаты и уже заинтересовала Правительство. С учеными связался руководитель группы моделирования из аппарата премьер-министра Михаила Мишустина.
В частности ученые провели расчет развития пандемии в Нью-Йорке, где ситуация опережает московскую примерно на три недели. И прогнозы ядерного центра с точностью до статистических отклонений подтвердились. Ученые связывают это с относительным постоянством проводимых в Нью-Йорке карантинных мероприятий.