预测工具能够在 COVID-19 危机中拯救生命

能够实现细致入微的众包形式的平台正在开启流行病学预测的新时代

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点


新型冠状病毒以惊人的速度颠覆了世界每个角落的日常生活。随着病例数量的激增,医院不堪重负。如今,大片经济仍然瘫痪,夜空静得可怕。几乎没有人预测到这场混乱的规模或程度,而应对措施几乎都显得不足。

然而,我们事后可以看到,脆弱性指标和其他线索无处不在。这种现象让人感到熟悉。回顾从 9/11 灾难性事件到 2007-2009 年金融危机的接连不断的危机,预警信号显得格外突出。

灾难是否注定会继续在意想不到的情况下造成全球范围的浩劫?也许不是。未能预测到灾难的情况总是比成功的情况更引人注目,也更令人难忘。但也有一些很好的例子,说明预测得到了及时重视,从而在很大程度上解决了严重的问题。千年虫软件问题就是一个例子,它曾威胁要扰乱全球的电子系统,因为计算机时钟从“99”年跳到“00”年时会重置为 1900 年,而不是 2000 年,但由于它促使人们齐心协力、协调一致地努力避免这个问题,最终并未发生。臭氧层空洞是自 1988 年以来最小的,1988 年是《蒙特利尔议定书》禁止破坏臭氧层的氯氟烃的前一年。顾名思义,成功的干预措施可以减轻灾难,从而给人一种从未有灾难需要防范的错觉。有了缓解措施,我们就永远看不到所谓的反事实情况。


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然而,像这些成功的干预措施依赖于对未来世界状态的准确描绘——干预后的世界和没有干预的世界。现实世界的复杂性使得创建如此准确的描绘变得困难。尽管如此,我们确实有可靠的方法来生成良好的预测,这些预测可以为灾难准备提供信息,并支持危机发生后的实时决策。

准确的预测往往借鉴几个概念。最重要的是,预测必须以梯度形式出现。缺乏细微差别的二元是/否预测很少有用。每个预测都涉及一系列概率,如果这些概率可以被信赖,那么了解这个范围是非常有用的信息。例如,了解任何给定年份发生重大流行病的概率,可以使公共卫生和政府官员能够投入适当的资源来为此做好规划。

当许多不同的人对可能发生的事件进行预测,并将这些预测汇总时,就会出现概率分布函数——一个图表,显示各种事件结果以及预测者为每个结果分配的概率。例如,这个不断更新的图表汇总了数百个个人预测,显示了全球 COVID-19 感染总数的各种可能性的几率。中位数预测为 6.22 亿例病例,有 25% 的可能性少于 2.1 亿例病例,而且令人沮丧的是,有 25% 的可能性会超过 16 亿例病例。政府、医疗保健系统、个人和家庭需要这类信息才能有效规划和应对。

这些预测不应留给评论员、分析师和有证书的人。相反,当事件的结果基于复杂的原因而具有不确定性时,基础研究表明,纳入各种不同的观点在统计学上最有可能准确。此外,菲利普·泰特洛克和丹·加德纳在他们的著作超预测:预测的艺术与科学中,令人信服地论证了,像许多心理能力一样,预测是一种随着时间推移而持续存在的天赋,也是一种可以培养的技能。当获得稳定的定量反馈和评估时,任何有足够奉献精神和兴趣的人都可以提高他们的技能和准确性,并建立量化的跟踪记录。因此,未来事件的概率可以通过最佳地汇总预测来可靠地估计,同时更重视那些具有领域专业知识和强大预测跟踪记录的预测者。

许多团体正在开发工具和众包预测,以便尽可能最好地了解 COVID-19 疫情可能如何发展。约翰·霍普金斯大学的研究人员多年来一直在开展一项集体疾病预测工作,现在已将其重点转向新型冠状病毒。卡内基梅隆大学的一个由教职员工和学生组成的团队,名为 德尔菲,正在开发用于流行病学预测的技术能力,并希望使这种做法像今天的天气预报一样普遍和可靠。泰特洛克和一些合作者创建了 Good Judgment Open,该平台众包对各种具有地缘政治重要性事件的预测,并正在举办一项与当前疫情相关的挑战赛。

并且,与病例数量的指数级增长相呼应,Metaculus 是一个由我们两人(安东尼·阿吉雷和格雷戈里·劳夫林)共同创立的四年历史的预测平台,第三位作者(盖亚·登普西)是该平台的顾问,自 1 月下旬以来,该平台迅速聚集了一个由数千名可靠预测者组成的网络,在与 COVID-19 各个方面相关的问题上托管了超过 18,000 个新预测,包括确诊病例数、各种遏制和治疗方案的有效性以及世界各地的社会和经济影响。该网站推出了一个专门的 COVID-19 预测仪表板,以汇总最重要的问题及其相关预测,从而协助从个人到公共政策决策者的各个层面的时间紧迫型决策。该平台的跟踪记录非常出色,而且重要的是,它是透明可见的。

任何人都可以使用和加入这些平台,尤其迫切需要公共卫生部门和具有数据科学专业知识的人士参与进来。我们都从这场危机中的准确信息中受益,我们知道,分享我们的思维过程和分享信息可以产生更高质量的社区预测。

这是一个改进我们协调信息共享方式的机会,同时也能为那些福祉取决于对未来准确描绘的人们保障明天。我们无法确定事情将如何发展,但通过最佳预测,即关注各种结果可能性的预测,我们可以最大限度地做好准备,并以最大的决心面对未来。

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