Прогнозирующие модели в США

Большая статья в Вашингтон Пост об американских "Навигаторах" 
Какие модели используют в США для предсказания развития пандемии.
-------------------------------

Самая влиятельная модель распространения коронавируса в Америке только что пересмотрела свои оценки в сторону понижения. Но не все аналогичные модели с этим согласны.


Dr. Christopher J.L. Murray

Ведущая модель прогнозирования, используемая Белым домом для составления схемы пандемии коронавируса, предсказала в понедельник, что Соединенным Штатам может потребоваться меньше больничных коек, вентиляторов и другого оборудования, чем предполагалось ранее, и что в некоторых штатах может быть достигнут пик смертности от covid-19 раньше, чем ожидалось.

Этот проблеск потенциальных хороших новостей произошел в тот же день, когда губернатор штата Нью-Йорк Эндрю Куомо сказал, что в его штате, возможно, уже наблюдается «выравнивание кривой». В понедельник в Нью-Йорке было зарегистрировано 599 новых смертей, что соответствует числу воскресных 594 и 630 в субботу.

К утру среды модель была пересмотрена в сторону еще более резкого снижения. В настоящее время она прогнозирует в общей сложности 60 400 смертей в США к августу, а также и пик летальных исходов, который наступит уже через четыре дня 12-ого апреля, а не 16-ого, как предсказывалось ранее. Эксперты, однако, отметили, что цифры и прогнозы этой конкретной модели, хотя и широко используются, всегда были ниже, чем у других моделей.

Эксперты и государственные лидеры, однако, продолжали готовиться к мрачным неделям, отмечая, что пересмотренная модель, созданная Институтом показателей и оценки здоровья (IHME) при Вашингтонском университете, конфликтует со многими другими моделями, демонстрирующими более высокий дефицит оборудования, смертность и прогнозируемые пики.

Лидеры некоторых штатов также обеспокоены тем, что федеральное правительство использует низкие оценки IHME, чтобы отрицать все более отчаянные запросы штатов на оборудование и помощь в подготовке к пику пандемии. Резкие различия между моделью IHME и десятками других, создаваемых штатами, свидетельствуют о явном отсутствии национальных моделей, публично предоставляемых Белым домом или агентствами, такими как Центры по контролю и профилактике заболеваний, которые местные лидеры могут использовать при планировании или подготовке.

«Непонятно, что именно делает Белый дом на этом фронте», - сказал Дилан Джордж, который помог Белому дому Обамы разработать модели для подготовки реакции на Эболу в 2014 году. «В результате мы имеем ситуацию, когда каждый штат, пытается создать свою собственную модель предсказывающую потребности штата. В тоже время у нас есть единая модель, такая как IHME, принятая в качестве национального руководства ».

Опасность того, что вы так сильно полагаетесь на одну модель, состоит в том, что она может быть неправильной или чрезмерно оптимистичной.

«Когда вы планируете, вы хотите ориентироваться на наихудший случай, а не на средний или лучший», - сказала Натали Дин, доцент кафедры биостатистики в Университете Флориды. «Потому что риск не пропорционален».
Большие различия
Как сильно могут отличаться различные модели.

Местные лидеры Федерального округа Колумбия (DC) заявили в пятницу, что, согласно их модели, вспышка в столице страны достигнет максимума 28 июня. Модель IHME предсказывает, что пик наступит через несколько дней, 16 апреля. Согласно модели, принятой в округе, больницам потребуется 1453 вентилятора на пике. IHME прогнозирует потребность только в 107. Округ использует модель IHME в качестве сценария наилучшего случая и более суровую модель для подготовки к резкому скачку.

Мэр округа Колумбия говорит, что пик возможных госпитализаций по поводу коронавируса будет в середине лета.
«Хотя мы надеемся, что реальность будет следовать кривой, приближенной к модели IHME, мы не можем использовать единую модель вследствие риска оказаться недостаточно подготовленными. Мы продолжаем совершенствовать наши модели и предположения и адаптируем их к населению и контексту округа», - заявила пресс-секретарь Элисон Ривз в электронном письме.

В штатах, более густонаселенных, чем округ Колумбия, огромный разрыв в планировании согласно различным моделям может означать разницу в жизни или смерти для десятков тысяч людей.

ЛаКуандра С. Несбитт, директор департамента здравоохранения округа, объяснил, как руководители города выбрали свою модель. Она называется CHIME и была создан исследователями из Университета Пенсильвании.

"Мы считали, что модель, которая не предсказывает резкий скачек, не описывает то, что мы ожидаем увидеть в реальности в нашем округе, а модель, которая не переоценивает влияние социального дистанцирования в Соединенных Штатах, является правильной" - сказал Несбитт.

За две недели, прошедшие после того, как была выпущена модель IHME, исследователи объявили о ее пересмотре (в понедельник), и некоторые эксперты раскритиковали это как чрезмерно оптимистичный прогноз. Но даже критики быстро замечают, что в отсутствие какого-либо инструмента, предлагаемого федеральным правительством, и без какой-либо другой модели, предлагающей общенациональные оценки по штатам, IHME может быть спасением..

Чтобы скоординировать свои ответные действия, некоторые штаты с небольшими возможностями по моделированию или в отсутствии местных экспертов, использовали прогноз IHME, который предсказывает пиковую смертность и необходимые ресурсы. Белый дом частично полагался на него, чтобы рассчитать на прошлой неделе, что эпидемия убьет от 100 000 до 240 000 человек по всей стране.

Большинство эпидемиологических моделей рассматривают различные группы населения, которые взаимодействуют во время вспышки:
- люди, уязвимые для инфекции,
- инфицированные и
- уже заболевшие, те кто умирает или выздоравливает.

Финансируемая Фондом Билла и Мелинды Гейтс, модель IHME охватывает совершенно иной статистический подход, беря кривую тенденций смертности в Китае и «подгоняя» эту кривую к появляющимся данным о смертности из городов и округов США, чтобы предсказать, что может произойти дальше.

Еще одно большое различие между IHME и другими моделями заключается в фундаментальном предположении о том, насколько эффективным может быть социальное дистанцирование. Создатель модели IHME Кристофер Мюррей сказал, что многие модели штатов предполагают, что социальное дистанцирование лишь в некоторой степени замедлит или сократит передачу. Модель IHME, основанная на примере Уханя, предполагает, что такая политика, как социальное дистанцирование и заказы на дом, может эффективно сократить передачу до того момента, когда эпидемия - по крайней мере, в ее первой волне - будет фактически контролироваться властями ,

На брифинге Целевой группы по коронавирусу в Белом доме в понедельник представители здравоохранения заявили, что, по их мнению, возможно, будет меньше смертей, чем прогнозировалось моделями, из-за чрезвычайных социальных усилий, предпринимаемых американцами.

«Модели хороши, они помогают нам делать прогнозы. Но когда вы получаете новые данные, вы модифицируете свою модель», - сказал Энтони С. Фаучи, директор Национального института аллергии и инфекционных заболеваний. «Я не могу согласиться с тем, что у нас будет от 100 000 до 200 000 смертей. Я думаю, что мы действительно можем уменьшить это число».

Больше моделей - точнее прогноз

"Некоторые штаты говорят, что администрация Трампа использовала более низкие модельные оценки, чтобы отклонить запросы на оборудование и помощь." (Джабин Ботсфорд / The Washington Post)

Когда дело доходит до прогнозов, у статистиков есть любимый принцип: «Все модели ошибочны, но некоторые полезны».

Опираясь на несколько моделей, эксперты часто могут лучше триангулировать свои прогнозы и предположения. Вот почему эксперты по погоде часто используют несколько моделей, а не одну, при прогнозировании штормов, используя «ансамбль» или «набор» моделей. Такие ансамбли также создают конус неопределенности для ураганов.

В Иллинойсе руководители штата используют четыре модели - версию модели CHIME и модели из Университета Чикаго, Северо-Западного университета и Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне. Представители штата Нью-Йорк заявили, что используют как минимум четыре модели, в том числе IHME.

В Северной Каролине лидеры штатов используют подход «прогнозирования погоды», который объединяет несколько моделей - и вместо того, чтобы сосредоточиться на конкретных датах или количестве необходимых коек или вентиляторов, они решили предсказать вероятность того, что медицинская система перегружена.

«То, на чем мы сосредоточились, - это не «каковы точные сроки пика?» и «какова точная высота пика?», а больше на том, насколько вероятно, что спрос на медицинское обслуживание будет расти. опередить предложение», - сказала Кимберли Пауэрс, эпидемиолог из Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл. «Нам потребуется больше, чем мы имеем?»

Их составные модели предсказывают пик в середине-конце мая. Пока социальное дистанцирование продолжается, они предсказывают только 1 из 4 шансов на превышение вместимости больничных коек для неотложной помощи. Но если эти меры будут отменены после апреля, то шансы на перегрузку больниц удвоится.

Одной из проблем некоторых экспертов является то, что модель IHME слишком часто используется как магический кристалл с безграничными возможностями предсказывать потребности в вентиляторах, больничных койках и персонале.

Лидеры в одном штате сказали, что чиновники администрации Трампа использовали цифры IHME, чтобы отгородиться и в некоторых случаях отклонить их запросы на оборудование и помощь. Сотрудники в этом штате сослались на электронные письма и документы, в которых федеральные чиновники приводят прогнозы IHME в качестве доказательства, что государству нужно на тысячи меньше вентиляторов и коек, чем в модельном проекте штата. Государственные служащие говорили это на условиях анонимности, потому что  они боятся мести со стороны администрации Трампа, которая может привести к еще меньшему количеству вентиляторов и меньшей федеральной помощи.

«Если федеральное правительство действительно принимает такие решения о жизни или смерти по одной модели и только по нижней планке этой модели, то это страшно», - сказал один из государственных служащих штата.

Новые данные

Мюррей говорит, что он хорошо знает о критике своей модели.

Но в отсутствие какого-либо другого инструмента планирования по штатам, отметил он в понедельник на брифинге с журналистами, его модель предоставляет столь необходимую государственную услугу - это часто отмечают даже критики модели IHME.

Мюррей и его команда работали круглосуточно с тех пор, как они впервые выпустили свою модель, чтобы учесть поступающие новые данных и уточнить прогнозы.

В понедельник они объявили о своих самых больших изменениях на сегодняшний день - благодаря большому количеству новых внутренних и международных данных.

В то время как их оригинальная модель опиралась только на кривую Уханя, обновленная модель теперь включает кривые из семи регионов Италии и Испании, где эпидемия также достигла своего пика.

Более новая версия также обнаружила, что смертность в некоторых штатах, таких как Флорида, Вирджиния, Луизиана и Западная Вирджиния, может достигнуть пика раньше, чем предыдущие прогнозы. Но пик смертности на национальном уровне по-прежнему прогнозировалась до 16 апреля. Обновленная модель предполагает, что количество больничных коек, необходимых для оказания неотложной помощи на пике, можно сократить почти вдвое, а количество коек, необходимых для интенсивной терапии, на пике всплеска может упасть с 40 000 до 29 000. Модель также предполагала, что общее число смертей будет ниже, с оценкой 82 000 смертей от первой волны инфекции, хотя число может варьироваться от 49 000 до 136 000.

Мюррей согласился с мнением критикующих, что следует использовать несколько моделей.

«Я более чем с этим согласен», сказал Мюррей. «То, чему нас научил из 30-летний опыта прогноза погоды, и даже прогнозы Netflix для фильмов... вы делаете лучшие прогнозы, когда используете нескольких моделей».

Уильям Ван и Кэролин Й. Джонсон
8 апреля 2020 года.

https://www.washingtonpost.com/health/2020/04/06/americas-most-influential-coronavirus-model-just-revised-its-estimates-downward-not-every-model-agrees/