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来源: 南方日报网络版     时间: 2020-11-27 01:41:47

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  欧洲(头)条丨为(什)(么)中(国)大规模检测这(么)惊艳?是勤劳勇敢?不,(是)科学啊

  英国(城)市(利)物(浦)在11(月)20日刚结(束)一场(大)(规)模的新冠检测项目,这是英国(第)一(次)在一个(城)市(做)大规模检测。(利)物浦是(英)格(兰)新冠死亡率最(高)的地区,每(百)万人感染率是英格兰(平)(均)水平(约)2倍,(所)(以)被选为试(点)。

  这个(试)点项(目)被看作是(全)英的希望,要在2021年1月(之)后在英格兰全境推(广)。

△英国(卫)报文章 《利(物)浦的(大)规(模)检(测)项目是英格兰(的)(希)望》

  那么检(了)多少人呢?

  (原)本的目标(是)在(两)周内对利物浦全(部)50(万)人(口)进行(检)测。但两周结束,目标才达成了一(半)不(到),(共)检测(了)约20万人,检(出)来约2000名阳(性),600名无症状感染(者)。

  那些震惊世界的中国检测

  (中)国是最(早)开展大规模检测的国家(之)(一)。还记得5月份武汉在18天测了990万(人),日(检)测能力高时可达100万(人)份,也(就)是说一天测的量是利(物)(浦)两周的量的5倍。10月份,青岛更(是)在5天(里)完(成)了全城1000(多)万个检测。青岛创造了(世)界纪录,(也)震惊了(外)媒。

△英国电讯报10月(份)文章 《中国青(岛)发现6例(感)(染),5天检测全城900(万)人(口)》

  为什么(中)国(的)(新)冠(病)系(检)(测)(速)度如此之(快),其实真正的秘密在于“混(采)检测”。

  武(汉)第一次用了“(混)采检(测)”,(简)单说就(是)把样本成组去检。如(果)某组结果是(阳)(性),那么会通知这一组所有人立刻隔(离),并对每人(做)“单(采)单检”,(以)找到这组样(本)里病毒的“(源)头”。

△混合三个样本检测

  当(时)武(汉)是把5个样(本)以内(分)成一(组)一组去检测,(而)青岛(是)把10(个)(样)(本)(分)为一组,从此速(度)就飞(起)(来)了。

  毕竟新(冠)传播速度太(快),检测是在跟(病)毒赛跑,是打闪(电)战。“分组检测”又快(又)省成(本),(其)实(已)(经)被中国、印度、德国(和)美(国)采(用)了,只是中国执行(力)惊人,再(加)上别的一(些)原因(往(下)(看)),(所)(以)效果特别惊艳。

  分组检(测)中的科学高(光)

  “分组检测”深挖(下)去(相)当烧(脑),来自数(学)领域的(创)新(层)(出)不穷。权威科学期(刊)《自然》杂志(之)前就介绍(过)四种方法。

  方法1:其实很像(中)国(的)“10合1”“5合1”,这也是最直接、最(易)(操)作的一(种)方法。

  (这)种方法最(早)是由哈佛大学经(济)学(家)Robert Dorfman(在)20世(纪)40年代提出的,当(时)是(用)(于)检测(二)战士兵中(有)(多)少人携(带)梅(毒)。后来也常被用于(筛)(查)(无)症状(人)群(有)多少人(携)带比(如)衣(原)体(和)淋病病(毒)。(红)十字会也会(用)这种方(法)(来)筛(查)献血者(中)是否有人(携)带乙肝、艾滋病毒等。

  方(法)2:跟“方(法)1”(很)(类)似,都(是)“不重(叠)分组”,区别在于它是分组(之)后再分组。

  这种方(案)的好处是次数减少了——“方(法)1”一(共)需(要)检(3+9=12)次,“方(法)2”只要(3+3+3=9)9次。

  (但)它的缺(点)是轮(次)太多。

  如果(每)轮(的)检(测)(结)果都需要等(好)(久),会导致时间拖很长。(而)(且)叫人回(来)检测3(次),(也)有操作上(的)(难)度。

  前两(种)办法(都)(是)“不重(叠)(分)组”,而从“方法3”(开)始则是更精妙(的)“重叠分组”,(也)就是说同(一)个样本(可)以分(到)(不)同的组(里),(组)(和)组之间是有重合的。

  方法3:(升)维。

  9个样本,按“(列)”分组测3(次),按“行”分组测3次(见(第)2轮的(箭)头),如果有“行”或“(列)”出现阳性,那么同(时)出(现)在(这)两组中的(某)样(本)(就)(可)(判)断为(阳)性(红色)。

  二(维)还(可)以(升)级成多维,(就)更有规模效应。(只)是这种方法实际(操)(作)(起)来可(能)有些复杂,尤其(当)一组(中)包含(不)止(一)个阳性(病)例时,需要靠(算)法来(算)出哪(个)是(阳)性样本。卢(旺)(达)(的)科(学)家正(在)探(索)这种策略。

  方(法)4:用一轮搞定。

  前几种方法都需要分(好)几轮,而测第2(轮)(必)须要等第1轮结果(出)来,测第3轮要等到第2轮结(果)(出)来。轮次越多,(等)(越)久越耽(误)时(间)。要比病毒更(快),科(学)家(于)是研究是(否)(能)把轮次压(缩)到极限?

  (印)度理工学(院)的计算机科学家(用)数学中的柯克(曼)三元系(Kirkman triples)来完(成)“(一)轮搞定”。下图的例(子)就是如果测9(个)人,(只)需要(测)6次(就)能找到唯一(阳)(性)。

△(以)上四张图片(均)来(自)《(自)然》杂(志)

  但是这种(方)法跟“方法3”(一)样,只要数(据)量(一)大,分组(和)识别就会(超)(出)人的计算(能)(力)。让一线(的)检(测)人员去(用)这种方法(操)作,估(计)能(把)人(晕)(死)。

  所以“算”这件事(要)交给计(算)机。写(出)合(适)的(算)法、开发出合(适)(的)程序,“(方)(法)4”的(威)力(就)(会)(爆)发出指数(级)的增长。目(前)印度的科学家已(经)(能)(做)到仅用48次测试,就(在)320个样本中成功识别出5个阳(性)。

  除了(数)学带来的(灵)(感),(分)组检测(也)(吸)引着人工智能领域(科)学家的关注。医(学)界也在探索,(到)底多少样本(分)成一组是极(限)?(才)(不)(会)(导)致病毒(被)过分稀释,导致检测不出阳性来?

  所以,“(几)(个)样本放(一)组合适”,(这)也(都)(不)是拍脑门就能定的(事)情,背后都是科学。

  (中)国的(方)法,(即)“方案1”,是(最)易(操)作、最易上手的,特别适合于当(机)立(断)的“(闪)电(战)”。但是突破阈值、(突)(破)极限永远要靠科学。而科(学)是需(要)时(间)(的),它可能短期内无法体现在执行上,但这是一场长跑,升维的那一刻(还)(未)到来,(我)们可不能(妄)自尊大。

  中国惊艳的另一个(原)因

  7月份,(一)篇由(美)(国)科(研)人员撰写(的)文章发(表)在“对话”网站(上),对“分组检(测)”(的)局限性作了一番讨论。

  文章(称),(如)果在洛(杉)(矶)这(种)(城)市,有9%(的)(人)(检)(测)结果(为)阳性,“分组(检)测”只能(减)少50%的成本和时间。而如果在只有0.1%的人(口)被(感)(染)的蒙大(拿)州,竟然可以减少(近)90%的检测(成)本。

  (道)理很(简)(单),感染的人越多,第(一)(轮)成组检(出)来的(阳)性就越(多),就(会)有越多的人需要检第二轮。那分组检的优势何在?

△“对(话)”(网)(站)发表(文)章讨论分组检(测)

  英国的利物浦(两)周(仅)测(了)20(万),利物浦(大)(学)传染病专家卡卢姆·(森)普尔教授是(这)(么)(解)(释)的:

  △英国紧急情况(科)学咨询(小)(组)(SAGE)顾问,利物浦大(学)传(染)病专家卡卢(姆)·森普尔教授(接)受(总)台(记)者专访

  (所)(以)(说)中国的“分组检测”策略未必(可)以照(搬),或者说用了也未(必)有中国这样的惊艳效果,因(为)(各)家“底子”(不)一样。

  中国抗疫(果)断,常常只有几(例)(本)地传播就检测(全)城。第一(轮)一组一组检出来都是阴性的,那很快就(筛)(掉)了,(于)(是)检(得)(就)特别快。这就形成了一种“正反馈”——感(染)得少,(所)以检得快;检(得)快阻断了病毒传(播),所以又(感)染得少。

  (英)国免疫学会主席彼得·欧平朔(教)授(在)接受(总)(台)(记)(者)专访时(就)说,“中(国)(的)(检)测方法令人钦佩,我希望在(英)国我们可(以)(效)仿。”

这倒不(是)自(谦),这是(一)种判断。在现(阶)(段),这(种)(方)法(未)(必)(是)对他们最(合)适(的)。

  而(对)我们普通(中)国(人)(来)说,(在)享受来自世(界)的(赞)(誉)(和)高光时刻(之)(时),也要知其然,并知(其)(所)(以)然。总(是)用勤劳(勇)敢来解释,不利于我们变(得)更聪明。

  监制丨姜秋镝

  记者丨王璇 慕(兰)亭 余(鹏) 陈明磊

【(编)辑:白嘉懿】

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