02.25 通俗解释一下传染病模型中的“拐点”

最近好多文章都在说拐点,有的说拐点已经到来,有的说还得小心有新的拐点,等等。我一直觉得拐点这个意思很好理解,然而直到前几天跟朋友电话聊天说起来,才发现,原来好多人其实对拐点的理解可能并不一定正确。我想可能是因为很多专家在说拐点的时候,大家都没有太认真解释这个概念,从而导致不少行外人对此略有误解。所以专门撰文简单说一下拐点的意思。

有的专家撰文说,其实武汉封城就是拐点,这个说法就会让很多人陷入误区。如果从文学角度做个比喻,或许这种说法勉勉强强。但是从专家嘴里说出来,其实就不是很好。因为武汉封城时间,肯定不是拐点。这很容易让人迷惑。

有的专家的比喻就比较形象,说拐点不是黎明前的黑暗,而是半夜12点。这种说法就比较靠谱,而且相对比较容易理解。

拐点的专业解释

从微积分的概念来讲,函数f的图像上改变凹性的点叫做函数f的拐点。也就是说,从上凹到下凹或者从下凹到上凹,这一个点就是拐点

比如下面这个图形,中间的黑色圆点,就是拐点因为很明显,红色曲线部分,增长趋势一开始很快,快接近黑色点的时候,增长速度变慢了。而过了黑色点,到了蓝色线部分,一开始增长速度比较慢,但是后来增长速度越来越快。

通俗解释一下传染病模型中的“拐点”

很多人会误认为拐点就是病例不再增长了。实际上并非如此,拐点说的不是病例数,而是病例的增长速度

简单来说,在拐点之前,每天的增长速度在增加,例如,第一天增加了10例,第二天增加了20例,第三天增加了50例;而拐点之后,每天的增长速度在减少,例如,第20天增加了100例,第21天增加了50例,第22天增加了10例。例数始终是在增加的,但是增加的速度变慢了。

就像房价,我们很难说房价降了,但是可以说,房价的增长速度降了。可能前几年每年房价增加10000,今年只增加了3000,这就是增长速度降低了。

传染病模型中的拐点

传染病模型,一般病例数的增长都是呈S型曲线。如下图:

通俗解释一下传染病模型中的“拐点”

S型曲线可以很明显看出,前面时间病例数的增加速度在增长,例如上图中,大约第20天之前,速度明显在每天增加。

如果你在每个点处画一条斜率,你会发现,大约第20天之前,斜率越来越大。在大约第20天,斜率达到最大。到了20天以后,斜率开始越来越低

把这两个图对应一下再看看,就会很容易理解。

通俗解释一下传染病模型中的“拐点”

上面的图中,下方图显示的是累积例数(也就是前面那个图),上方图显示的是增长速度。

在大约20天的时候(更具体的数字是19.43),增长速度达到最高,这就是拐点

在拐点的时候,此时的累积病例数等于最大例数的一半。例如,从上图的例子中,最大的例数(也就是图中最终达到的最上限例数)估计约为21594,那么,在拐点的时候,此时的累积病例数约为10797。

所以,如果真的到了拐点,意思就是累积的总病例数已经达到了一半了,理论上预计还会有一半病例。但是剩下的一半病例每天增长速度会越来越慢。

所以说,如果把整个传染病时间比作从晚上6点到凌晨6点,这时候说拐点就是半夜12点,就比较合理。只不过在12点之前,病例数的增长速度持续增加,到了12点以后,病例数的增长速度越来越慢。

所以,尽管大多数专家都说拐点已经到来,但是一定要明确。即使拐点真的到来,也不是说就可以放松了。拐点只是说增长速度达到了最大,但是要记住:在拐点的时候,只是说明例数达到了一半,还有另一半等待累积出现。所以千万不要放松,否则趋势随时会发生变化的。

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