图源：摄图网

摘要：本文借鉴外来物种入侵管理思想,构建一类重大突发公共卫生事件防控策略计算实验分析模型.该模型综合考虑了病毒传播扩散过程中的多重异质性,不仅为重大突发公共卫生事件的当前和未来演变构建演化情景,分析不同非医疗干预措施对事件发展的影响,提供升级防控措施的最优时空节点和最小化总感染人数的策略,而且通过病毒检测约束设计,将常见的几种疫情防控策略进行了有机统一刻画.计算实验结果表明,在重大突发公共卫生事件应急响应初期,采取动态清零策略具有其独特的价值,在感染者人数、重症率、危重症率等方面都显著优于其它策略;研究同时发现病毒检测效率、 接触系数等均存在明显的边际递减效应,而强软社交距离政策联合使用效果更优.
关键词：重大突发公共卫生事件；防控策略；计算实验；入侵物种管理；资源配置

一、研究背景与意义

在过去的二十年间，全球先后暴发了SARS（2003）、人致病禽流感（2004）、甲型H1N1流感（2009）、中东呼吸综合症（2012）、埃博拉（2014-2016）、寨卡（2016）以及COVID-19（2019）等重大突发公共卫生事件。Carlson研究发现至少有1万种病毒具备感染人类的能力且全球气候变暖大大增加了病毒跨物种传播的可能性。据Nature预测，截止2070年，气候变化将至少导致4000次新的跨物种病毒传播，显著增加了新发传染病在全球流行的发生概率。面对这些重大突发公共卫生事件，如何科学认知不同防控策略的治理效果，是开展快速应急响应的前提，也是提升应急治理体系和治理能力的关键。

二、主要内容

本文研究背景设定在重大突发公共卫生事件暴发前期，对这种新发传染病还缺乏充分地了解，如果一旦放开管控，医疗系统存在较大被击穿的风险。因此，管理者主要关注社会层面的感染者变化趋势，决策重点在于什么时间以及在哪些地方应该升级防控措施，而筛查出的感染者在哪里集中治疗以及治疗成本多少等问题为外生环节，不是本文研究的范畴。计算实验分析模型具体阐述如下：

（1）在病毒暴发初期，由于并不知道人群中有感染者，甚至感染者本身也可能因为无症状而并不知道自己会传播病毒，因此每一个感染者在被隔离治疗前，都存在一定的时间和概率接触周围的易感染者，从而源源不断地产生暴露者（密切接触者）。

（2）病毒在暴露者体内经过一定的潜伏期后变得具有传染性，这些暴露者转为感染者。随着感染者越来越多，该区域的疫情日趋严重。考虑到感染者表现出的异质特征，根据患者临床表现将其分为轻症型、普通型、重症型、危重型。

（3）随着疫情的蔓延，当地政府开始采取强制管制措施，比如实施大规模病毒检测和消杀工作、交通管制等。在经过一段时间的强制管控后，病毒传播水平明显降低，此时政府也面临经济下行压力增大的问题，随后逐步放开了管控。当然，不同的国家在面对此决策时的态度是不同的，比如我国要求感染区域必须先社会面清零，而有些国家则选择降低到一定水平后就放开管控，这也导致了最后感染人数的截然不同。

根据上述问题描述，决策者需要在资源有限的情形下探索疫情防控的最佳决策。为解决这一难题，本文提出了一个动态多周期的决策框架，它不仅包含了重大突发公共卫生事件的动态演化模型和病毒检测资源的优化配置模型，更重要的是将两者交互构成新的耦合模型。该模型为各类突发公共卫生事件的当前和未来演变构建演化情景，借助病毒检测策略设计，将常见的几种疫情防控策略（动态清零、直接共存、限定水平）放在统一决策框架下进行比较，并深入探索不同病毒检测效率、不同病毒检测频率、人口迁移率、软社交距离政策、强社交距离政策等对重大突发公共卫生事件演化的影响。

三、主要结论及政策建议

重大突发公共卫生事件应急防控为检视我国应急管理体系和应急治理能力提供了“机会窗口”。综合现有的测试结果看，在重大突发公共卫生事件暴发初期，采取动态清零策略能够使得社会面上感染人数持续缩减并清零，能够保持重症和危重症型患者人数始终处于低位，这对保障人民生命健康安全、保护医疗体系正常运转具有重要的现实意义。在过去几年中，中国的动态清零策略有着其不可替代的独特价值，其它国家要么不敢尝试，要么没有能力尝试，只有中国在重大突发公共卫生事件应急防控实践中不断摸索前行。已有研究表明，动态清零策略至少挽救了数百万中国人的生命，特别是“一老一小”两大弱势群体。反观直接共存策略，重症和危重症的患者比例明显上升，各地医疗系统也将面临被击穿的危险，整个社会秩序也会因为海量的感染者而发生混乱。而限定水平策略成本极高，一旦松懈将形成规模性反弹，从现阶段我国国情出发，不值得抱有侥幸心理去冒险。此外，参数敏感性分析结论建议如下：
（1）病毒检测效率、与社交距离相关的接触系数等因素均存在边际递减效应。
（2）综合考虑成本和风险，政府的最优策略是将两天检测一次与每天检测一次混合实施，对重点区域场所（如学校、医院、机场、海关等）人员需要进行每天检测，对于其它区域场所人员，可以实施两天检测一次。
（3）当政府在制定人口迁移方面政策时，建议优先考虑减少人口净流入，其次考虑减少人口净流出，最后考虑全面禁止迁移的方式。
（4）强软社交距离政策联合使用效果更优。在通过一段时间的强社交距离政策将社会面基本清零后，即可转变为软社交距离政策，以促进经济民生快速得到恢复。

四、边际贡献与未来拓展

本文的边际贡献主要体现如下：（1）本文率先从理论层面以定量数学模型的方式对动态清零、直接共存、限定防控水平三种防控政策的决策偏好进行了统一刻画，并通过计算实验的方式论证了采取动态清零策略在重大突发公共卫生事件初期响应的优势性；（2）传统传染病仓室模型鲜有对感染者进行细分，导致感染程度不同的患者也被“一刀切”地同等对待。本文将感染者细分为轻症型、普通型、重症型、危重型患者，并分别考虑患者在不同感染阶段转移的异质性、不同阶段患者传播能力异质性、不同级别的患者检测筛查效率异质性等；（3）以往文献中不同区域间的人口迁移率大多是给定的数值，缺乏具体的计算方法。本文通过对百度迁移指数进行反演，定义不同城市间的人口迁移率，使得所构建的决策模型更加合理，提高疫情演化的准确性；（4）本文提出了考虑病毒传播和病毒检测防控相互耦合的一类社会计算实验模型，该模型区别于传染病仓室模型，既考虑了病毒在时间维度的演化，也兼顾了病毒在空间维度的扩散。

本文未来拓展研究的方向如下：第一，尽管本文在构建决策框架模型时已尽可能地贴近现实，但仍然还是有不少的真实情景无法融入模型中，如流调追踪、各种通行码的实施以及依托大数据技术而开发的各类防疫政策等；第二，本文仅考虑了病毒检测筛查这一个感染者发现渠道，而随着技术的进步，抗原检测等其它检测手段逐渐形成了常态化；第三，本文仅采用了CPLEX进行模型求解，未来可以将该求解结果与列生成、分支定价、Benders分解等精确算法的计算结果进行比较。所有上述不足的改进，都是未来值得进一步拓展研究的方向。

五、写作、投稿过程的心得体会

本文研究问题来自于此起彼伏的多轮疫情和与之对应的多轮大规模核酸检测实践。问题建模的灵感来自于外来杂草入侵治理模型。外来杂草入侵治理模型分为外来杂草种子入侵、种子生长并杂草持续扩散、杂草清除治理三部分，但在预算资源有限的情形下，总存在杂草种子遗留并持续传播，进而需要实施新一轮的杂草清除计划，如此循环迭代生生不息。如法炮制，我们将外来杂草入侵治理过程应用到病毒传播和疫情防控中建立起包含病毒入侵、病毒传播蔓延、病毒检测防控的决策框架，提出了考虑病毒传播和病毒检测防控相互耦合的一类社会计算实验模型，演化非常规散发疫情扩散趋势，验证动态清零政策的科学合理性、有效性、必要性。研究的过程中经历了多次的波折，随着疫情的不断发展，本文的实验参数也随之重大调整了四次。这样的经历也让我们深刻认识到科研需要经过不断地打磨和长时间的考验。

在投稿的过程中，我们非常感谢期刊编委会、编辑部的老师和审稿专家给予本文的宝贵修改意见，极大地帮助我们提升文章的质量。第一轮审稿后收到三位审稿专家的9条中肯的建议，主要包括概念界定清晰、计算实验参数合理设计、丰富实验结果讨论分析、语言表达学术化等，我们按照意见进行逐一认真细致地修改。第二论审稿后我们收到有关论文格式和语言润色方面的修改，使得文章进一步规范化和学术化。在此特向编辑部、编委会和审稿专家表示诚挚的谢意。我们也将在应急管理领域不断探索深耕，争取更上一层楼，为社会做出更大的贡献。

本文摘编自《系统工程理论与实践》2024年,第44卷,第6期论文《重大突发公共卫生事件防控策略计算实验分析》（点击题目链接全文）；
作者：刘明¹, 博士,教授,博士生导师,研究方向:应急管理；开吉¹, 博士研究生,研究方向:计算实验分析；曹杰²，博士,教授,博士生导师
       1. 南京理工大学 经济管理学院, 南京 210094;
       2. 徐州工程学院 管理工程学院, 徐州 221018