「美國來信」4.19|疫情中的數學

2020-12-11 國家金融與發展實驗室

高佔軍

國家金融與發展實驗室特聘高級研究員

哈佛大學訪問學者

原中信證券董事總經理

數學重要,但算數時若缺乏常識,就永遠也不會理解數字背後的邏輯。

美國時間4月18日傍晚,白宮舉辦例行疫情發布會。期間,負責疫情應對的總協調人Deborah Birx博士給大家展示了一張圖,試圖說明不同國家在應對疫情中的表現。她所用的指標是每10萬人口中有多少人因感染Covid-19而病亡。根據這個指標,比利時最高,每10萬人口病亡45.20人,其次是西班牙42.81人,再之後是義大利37.64人,然後是法國、英國和荷蘭,分別為27.92人、21.97人和20.14人。表中還有美國、德國和中國,分別為11.24人、5.25人和0.33人。筆者特意把原圖照樣重做一遍,複製如下。(見圖1)

圖1 每10萬人口病亡的人數

數據來源:筆者根據白宮負責疫情應對的總協調人Deborah Birx博士提供的數據複製。

Birx博士稱,在做這張表時,還是把中國放在裡面了,但特意加了個星號。她的意思很明顯:發達經濟體都那麼高,甚至美國也超過11,而中國卻只有0.33,這麼小的數字,肯定有問題,不可信;但又不可能沒有中國,所以標註星號以示不可比。

疫情中的數據因檢測的標準和要求不同、統計口徑的差異和不斷更新以及確認上的滯後等原因,不但國際上不完全可比,甚至一國數據的動態變化有時也令人困惑。這是可以理解的,在這方面,找得到無數的例子。比如,日本因標準高所以檢測範圍有限,美國因工具缺乏而一度檢測不足,韓國檢測覆蓋範圍明顯高於大部分國家,所以在不同時期看到的病例數據並不能反映實際情況。再比如,在病亡數據的統計上,紐約4月14日一次性增加了3778個病亡數據,都是以前未經檢測就死在家裡,而事後根據推測和檢測懷疑死因是感染了Covid-19的。美國疾控中心(CDC)對數據統計也不時更新標準,每更新一次,數字自然就會有相應的變化。

但Birx博士是有國際聲譽的傳染病專家,她在發布會上對於中國的數字反覆置疑,百般不信,不禁令筆者十分好奇。但靠近電視機簡單分辨,馬上就發現Birx博士所選擇的統計口徑明顯有違直覺和常識;而她(及其他人,包括總統)對這組數據的強烈反應,讓人意識到很多人可能永遠都理解不了中國。

我們先來看看統計口徑有什麼問題。最大的疑問是:能用一個國家的病亡人數佔這個國家總人口的比重這個指標,來進行國別比較嗎?國家間國土面積可能有巨大差異,人口數量也會天壤之別,比如中國和瑞士。很難想像一個有著14億人口的中國和859萬人口的瑞士,非要選擇用全部人口做分母來一較高低,那該要有多強的想像力。彈丸之地的瑞士可能全境都是疫情中心,而960萬平方公裡的中國這種概率則很小。不僅瑞士,其他歐洲國家也如此。

有人也許會問:歐洲國家自然都小,那麼美國夠大嗎?這是個好問題。美國面積與中國相似,但人口3.3億,只有中國的23%。所以,如果想要中國的指標與美國相同的話,中國的病亡人數需要達到美國的5倍才行,美國現在的病亡人數是3.87萬人,乘以5則是接近20萬人;若相應地病例人數也是美國的5倍,則要達到365萬人。這顯然是荒唐的。

一個重要的事實是,中國只有一個真正的疫情中心——武漢,而美國的疫情中心何止十個。截至4月18日,病例超過2萬人的州就有9個,其中最多的紐約州超過24萬人,第二的新澤西超過8萬人;另有超過1萬人的州7個;此外,有10個州雖在1萬人以下但都超過了4000人。雖然國土面積差不多同樣大,但美國多點爆發,加之人口基數明顯小,用這個口徑比較自然相差很大。

適當的統計口徑應該是病亡率,也就是病亡人數佔染病人數的比重。按此口徑,筆者計算了全球病例人數排名前十五個國家的病亡率數據(參見表1)。根據這個指標,病亡率最高的6個國家均在歐洲,分別為比利時(14.7%)、英國(13.4%)、義大利(13.2%)、法國(13.0%)、荷蘭(11.4%)和西班牙(10.5%)。德國和加拿大比較低,分別為3.1%和4.1%。瑞士、美國和中國相當,分別為5.0%、5.3%和5.5%。而從全球看,病亡率6.9%,大體處在中間的位置。

表1 全球Covid-19病例及病亡數據統計表(2020年4月18日)

數據來源:全球及各國人口數據統計截止日為2019年12月31日,均來自https://worldpopulationreview.com,其中關於中國數據未必準確,但為了計算方便用了同一數據源。病例與病亡數據均來自美國約翰.霍普金斯大學。各自比例均為作者計算。

最後,從數據還能發現另外兩個值得關注的特點:一是每10萬人口的病亡人數就全球看是2.06人,全球排名前十五之外的其他國家平均為0.24人;二是病亡率就全球看是6.9%,而全球排名前十五之外的其他國家平均為3.4%。將這兩組數據對比能夠揭示另外一個現象,即不同國家的疫情發展階段完全不同,在這個時候進行國別比較,需要格外小心。

在美國,知道中國是怎樣控制住疫情的人不多。要我說,相比之下,普通的中國人更懂得防疫的常識:耐得住寂寞,儘量少出門;如果不得不去有人聚集的地方,如超市,一定要戴口罩;在不戴口罩的情況下,不用太較真兩個人應相距6尺還是7尺,儘量遠離就好。

有時挺替美國著急。我們在哈佛的華人學生學者,不少人2月中下旬就開始擔心早晚學校會關閉,3月初就預感到春假後疫情會失控。但在疫情迅速蔓延和擴散中,很遲了大部分人還都沒有反應,檢測不足也掩蓋了事態的嚴重。事態發展後,缺少防護的常識和習慣更為致命。我們很早就不再去超市購物了,因為不戴口罩危險;但又沒辦法戴,因為周圍的人都不戴,如果你蒙住了臉,大家可能都會覺得奇怪。

其實若不去公共場合口罩也不太用得上。我們第一次戴口罩是在4月6日,因為波士頓市長要求從這一天起出門要戴口罩,所以就去了趟超市。但至今也就戴了這一次口罩,因為雖然每天出門運動,但去的地方人都少。

有意思的是,現在走在街頭,我們反成了最多不戴口罩的一族,常見到的倒是美國人獨自一個人戴著大口罩遛狗或散步——最近一兩周這成了街頭一景。看到這些時,心裡逐漸踏實些了,大家意識強、方法對了,疫情受控則是早晚的事。但電視中也不時播放著一些州著急開放、市民上街遊行要求上班的鏡頭,又讓人感覺不確定性還挺大。

再回到正題:在數據方面,除了Birx博士的指標不太靠譜,實踐中,很多預測疫情的模型可信度也不高。疫情中的數學,正成為一個令人困擾的問題。筆者曾一直想寫一篇有關「疫情中的模型「的評論,還沒騰出手來,就且留待下次分解吧。

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