战“疫”是一堂“最好的数学课”|应用统计学:让战“疫”心中有数

发布者:数学与统计学院发布时间:2020-03-18浏览次数:18

    教师简介:董素媛,齐鲁工业大学(山东省科学院)数学与统计学院讲师,主要辅导学生参加全国大学生数学建模竞赛。


    大家好,我是齐鲁工业大学数学与统计学院应用统计学专业的教师董素媛,今天我想和大家聊聊统计学在抗击新冠病毒这场战役中的作用。



    2019年末突发的新冠肺炎疫情依然在持续。面对这场没有硝烟的“战争”,大家众志成城,共克时艰。我们会发现,即使全民“隔离”,但每时每刻关于疫情的海量信息让我们似乎彼此离得更近。一位同学跟我聊天的时候说起,她现在被各种自媒体的文章,弄得焦虑感和悲观情绪爆棚。我淡定地回复她,谣言止于智者,或许你需要懂点概率和统计学的知识。在自媒体世界,很多消息往往不是真实的,需要你用概率加以还原,如果再懂点统计学,除了可以过滤掉八九成谣言、虚假或片面的信息,不为所骗之外,你还会很坚定的对我们战胜疫情充满信心。统计学在抗击疫情期间,具体都发挥了哪些作用呢?一起来了解一下。



(1)“隔离14天”

    在这场疫情阻击战中,频繁提到“返程人员需要自我隔离14天”,隔离14天依据什么呢?这里蕴含着统计学的思想。按照流行病学理论,疾病的潜伏期通常可以用对数正态分布来近似描述。钟南山院士带领科研团队,收集了来自全国31个省市的1099份确诊案例,使用蒙特卡洛模拟方法给出了对数正态分布的曲线(见图)。结果显示:新冠肺炎潜伏期的中位数为3.0天,潜伏期在7天以内的概率在90%以上,而潜伏期超过14天的概率为0.838%,这是一个极小概率的事件,所以隔离14天已将风险降到极低的水平。可见,在防治疫情的过程中,我们需要运用统计学知识帮助我们理性看待各种复杂现象,避免过度恐慌,从而做出正确的判断和决策。



(2)“上报体温”

    在疫情期间,我们要求早晚测试体温,通过微信上报到单位,进出小区、商场、超市的大门口都要体温测试,对于外地返程人员,委会工作人员可能还会登门询问家人目前的身体状况......这种全方位的对信息数据进行统计,让我感受到国家对人民的负责。其实这种做法也体现了统计学的思想,统计学中的大数定律告诉我们,要想得到更精确的疫情预测模型,需要足够大的样本规模,这就是著名的薛定谔的“N的平方根定律”。简单地说,n代表样本数据的容量,存在的偏差量级就是n的平方根;假设n=100,那么偏差就是10,相对误差就是10%;如果n=10000,偏差就是100,相对误差就是1%;可见,相对误差的数量级为1/(n的平方根),也就是说模型的相对误差会随着样本容量n的增大而变得更小。这就解释为什么需要大家积极地提供自己相关数据的原因,明白了其中的道理之后,我们应该更积极主动地配合疫情的调查,人人都来尽一份微小的贡献。



(3)“疫情何时能控制住”

    2月27日在广州举办的疫情防控专场新闻通气会上,对于疫情何时能控制住,钟南山院士表示,国家的强力干预对控制疫情起到了关键作用,我们有信心,四月底基本控制住。这样的自信和底气来自哪里呢?钟南山科研团队—广州医科大学重点实验室基础研究团队,在传统模型的基础上加了两个影响因素(国家的强力干预,春节后回程高峰消除),做出了新的预测模型,我们预测疫情高峰应该在2月中、接近2月底(这个预测结果与国内疫情比较吻合),4月底基本能控制住。而国外流行病学权威专家构建的传统预测模型,他们认为中国在2月初的病人应该达到16万例,很显然他们的预测结果与现实情况大相径庭,主要原因是他们忽视了国家强力的干预、群防群控在疫情传播中的关键作用。



    疫情数据的统计、分析和预测都离不开统计学。除此以外,我们每天都会面临各种各样的数据,大到国民经济、科学技术层面的各类数据,小到老百姓的日常生活数据,如何从纷繁复杂的数据中挖掘出潜藏其中的有用信息,统计学所起的作用同样是举足轻重的。

    随着大数据时代的到来,统计学迎来了前所未有的发展机遇,统计学成为人尽皆知的热门专业。在这里,我们欢迎年轻的、怀揣梦想的你加入这场轰轰烈烈时代潮流中,尽情地挥洒青春的汗水。

    如果您想进一步具体了解统计学,可以登陆齐鲁工业大学的教授讲专业,里面有详细介绍。



    白衣天使南丁格尔曾经说过,如果你想了解上帝在想什么,就必须学统计学。如果你喜欢统计学,请加入我们,我们专业的团队在齐鲁工业大学山东省科学院等着你!



    教授讲专业:

    http://v.qlu.edu.cn/2019/0401/c3752a123756/page.htm?from=timeline