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全美疫情的分析和估計 ---- 拐點在即

(2020-04-02 19:42:25) 下一個

全美疫情的分析和估計

---- 拐點在即

先上三張圖,圖中數據來源於Coronavirus Disease (COVID-19) – Statistics and Research和中文的一畝三分地,數據截止2020年4月1日。

圖一顯示疫情產生以來的累計病患和當日現存病患,現存病患=累計病患-治愈人數-死亡人數。



圖一 累計病患和當日病患

圖一數據揭示,從三月三日的103例病患到1000+用了八天,再從1000到10000又用了八天半。這十七天中每天的指數增長平均是33%,最大單日增長51%(三月二十日)。三月二十日之後,增長的百分比逐漸降低,三天平均的單日增長率從三月二十二的35% 降低至 三月三十一日的15%。圖二顯示三月份的單日累計病患的增長率。



圖二 單日病患增長率

圖三顯示治愈人數和死亡人數。三月二十六日治愈人數首次超越死亡人數,之後差距迅速拉大。這個節點標誌新冠疫情可控可治。



圖三 治愈人數和死亡人數

從圖二和圖三的數據來看,最壞的情況已經過去,疫情得到初步緩解。考慮到川普總統的努力,美國政府的操控力度,以及工業界強大的研發和生產能力,我估計全美的拐點將在二周之內出現(~4/15)。所謂的拐點就是累計病患對時間的一階微分為線性、二階微分為零,在拐點之後的累計病患的單日增長率在0%到1%之間。拐點出現之前,最大單日新增病患大約四萬左右,(4.0±0.5 萬)。拐點之後的下一個特征量是峰值,在四月二十日左右,確珍的總存有病患達到峰值,大約有六十萬人。峰值後大約五十天,六月十日左右疫情基本平複。而且人們的心理陰影和恐慌還需要兩、三個月左右的時間來恢複。

估計全美感染病例總數一百萬左右,死於此次新冠肺炎者大約二萬。

圖四 為我建立的一個模型計算出的累計病患和當日存有病患與時間的關係。



圖四 累計病患和現存病患的預測

冬天到了,春天還會遠嗎?

冬天已過,麵對大海,春暖花開。

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閱讀 ()評論 (31)
評論
唐山故鄉 回複 悄悄話 回複 'rosepink' 的評論 : 仔細研究了紐約的數據,一些看法寫在給 warara 的回複裏,你可參考閱讀。另外我準備寫一博文 紐約疫情 --- 數據和分析。
唐山故鄉 回複 悄悄話 回複 'warara' 的評論 : 對於紐約州,我是這樣看:它的新增病患的相對增長率已從50%穩步逐漸降到10%左右。今天的數據有點輕微反彈,大約1%左右,如果僅隻是 random 的漲落,有兩種估計。第一種:今天或今後三、五天就是拐點。以後每日新增病人將逐日下降,最終的確診人數會達到22萬左右,這是最樂觀的估計。第二種,悲觀一點:相對增長率繼續平緩下降,4/9 達到拐點,當日新增確診人數1.1萬左右,紐約州的總確診人數將會輕微超過30萬。這兩種估計都是基於明天的新增確診人數少於今天的,如果反之,很可能是另一個波峰的來到,未來還是撲朔迷離。
warara 回複 悄悄話 看紐約吧,俺們這兒天天差不多沒有什麽暴增拐點,出門沒幾個人口罩也沒多少用
唐山故鄉 回複 悄悄話 回複 '花似鹿蔥' 的評論 : 很有可能。希望我們的信心戰勝恐懼。
唐山故鄉 回複 悄悄話 回複 'Swedenbo' 的評論 : 謝謝。現在是黎明前的黑暗。
唐山故鄉 回複 悄悄話 回複 'rosepink' 的評論 : 隻知道紐約疫情最為凶猛,沒有特別關注。有機會找數據分析一下。
唐山故鄉 回複 悄悄話 回複 'DrBridge1' 的評論 : 是的。比如圖二的五個峰,可能就是不同的州造成的。
花似鹿蔥 回複 悄悄話 就怕乍暖還寒哪。。。。
Swedenbo 回複 悄悄話 盡管人不在北美,希望你的預測成真。
我相信世界上沒有一個國家可以獨善其身。
rosepink 回複 悄悄話 你對紐約州的拐點怎麽看,會不會早一點?一上午新增病例就過萬了。
DrBridge1 回複 悄悄話 關於美國拐點的估計我認為應該差的不多。但全美的拐點與各地的拐點不是一回事。新奧爾良和芝加哥拐點要稍遲但峰值會較高,加州的拐點就會遲很多了。
唐山故鄉 回複 悄悄話 回複 '德州老湯' 的評論 : 太有同感了,還以為自己多麽厲害了,拿出來一用盡是漏洞。拐點是應該等到增量穩定持續下降。
唐山故鄉 回複 悄悄話 回複 '武勝' 的評論 : 同意你的觀點,增量還沒有明顯下降。
德州老湯 回複 悄悄話 學習了。老師教的全還回去了。

“全美新增確診4/1為2.85萬,4/2為2.79萬。當然數字一直在波動,需要持續的趨緩才說明拐點已經來到。”
我的理解就是等到4/3,4/4,4/5。。。等數據證明新增持續往下(小於2.79萬, 並持續下降),就可以說4/1是拐點了,對吧?
唐山故鄉 回複 悄悄話 回複 'jay_walker' 的評論 : 是我搞錯了。應該是一階導數為常數,二階導數為零。
唐山故鄉 回複 悄悄話 回複 '清漪園' 的評論 : 拐點應定義在增量dN 達到最大值時所對應的時間。或者說確診病例的增量開始穩定下降的日子。
武勝 回複 悄悄話 回複‘LingYuan’:John Hopkins每天晚上約6點時候比對,全美新增確診4/1為2.85萬,4/2為2.79萬。當然數字一直在波動,需要持續的趨緩才說明拐點已經來到。

回複‘唐山故鄉’:是的。如果除以N,那這個峰值/拐點來得早了些。雖然增長率開始下降也是一個轉折點,但此後普遍感覺上疫情還在惡化,應該是人們對絕對增幅更加敏感的原因吧。
jay_walker 回複 悄悄話 一階導數為線性,二階導數怎為零? 一階導數應為常數,二階導數才為零,對嗎?
清漪園 回複 悄悄話 是不是我們要等到確診病例下降的日子才能說節點的到來?
唐山故鄉 回複 悄悄話 回複 'LingYuan' 的評論 : 圖二源於公布的數據,三點走平有偶然性,但總的趨勢是下降。
唐山故鄉 回複 悄悄話 回複 'LingYuan' 的評論 : 圖四中的藍線為累計確診病例人數,也就是在全民中的所有感染人數。這裏的預計數據會有偏差,隻敢說一百萬左右。死亡率深受醫療條件的影響,包括試劑,藥品,醫護,病床位,等等。看看紐約市政府的動員能力,一周可以招到六萬名醫護人員。再看看美國的研發能力和生產能力,檢測手段,是不是很令人震驚啊。最終死亡率變數很大,二萬左右是樂觀的估計吧。
唐山故鄉 回複 悄悄話 回複 '武勝' 的評論 : 可能我們的定義有所不同,N 是累計數,你說的是 dN/dt ,而我說的是1/N*dN/dt. 是這樣嗎?
LingYuan 回複 悄悄話 回複 '武勝' 的評論 : 你是從哪裏得到的數據?
LingYuan 回複 悄悄話 對不起,發重了。
圖二中最後3點平走,有什麽解釋嗎?
LingYuan 回複 悄悄話 分析的有理有據,有質量。
對圖四能否進一步解釋一下。病患人數是否為確診病例人數,還是在全民中的所有感染人數?
圖中表示在1.2M時還在增加。最後死亡率可能不小於確診人數的4% (死亡率會越來越高,因為危頑難症的留在後麵。)
LingYuan 回複 悄悄話 分析的有理有據,有質量。
對圖四能否進一步解釋一下。病患人數是否為確診病例人數,還是在全民中的所有感染人數?
圖中表示在1.2M時還在增加。最後死亡率可能不小於確診人數的4% (死亡率會越來越高,因為危頑難症的留在後麵。)
武勝 回複 悄悄話 回複‘唐山故鄉‘: 我說的新增曲線是日增量形成的曲線,不是占現有量的比例。當然累計曲線也反映日增量,但增量峰值不夠直觀。

唐山故鄉 回複 悄悄話 回複 '武勝' 的評論 : 基本同意你的觀點。增量的變化由圖2顯示,按你的說法拐點(最大值3/20)已過.謝謝你的指正。
武勝 回複 悄悄話 分析拐點似應加上一個新增病例曲線,表示增量的變化。新增病例曲線上的峰值(一階導數為零)位置對應累計病例曲線上就是二階導數為零的拐點。此後新增病例數逐日下降,也即疫情趨緩。美國今日新增略小於昨日,如果今後新增持續減少,那麽4月1日就算拐點了。
唐山故鄉 回複 悄悄話 回複 'trumputin' 的評論 : 我是樂觀的估計。
trumputin 回複 悄悄話 如果總病例1000000人,至少要死50000人,現在死亡率就2.4%
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