学生构建的模拟展示了为什么大学校园特别容易出现快速 COVID-19 的传播加强了快速检测和症状报告的必要性 寻找并隔离感染者。
与许多其他课程一样，Cécile Piret 的数学 1600 课程，科学概论 模拟，于三月中旬转移到网上。但足球比赛结果 班级已经将传染病的传播作为班级的重点科目 今年 1 月，引起 COVID-19 的病毒 SARS-CoV-2 变得明显， 将在国际上传播。
根据这一决定得出的假设：传播速度将比预期快得多 通过基于标准扩散的模型。该课程的最终产品是一个名为 “Covid-19 传播的数学模型：如何重新开放大学校园”， 学生们希望这对有关重新开放学校的讨论有所帮助 国家。
Covid-19 传播的数学模型：如何重新开放大学校园
“这是一门入门课程，所以我们必须让事情变得非常简单，就像我们浏览的那样 在动力学系统和微分方程等广泛的数学领域，” 数学科学副教授皮雷说。 “我们研究了这个现象 扩散是传染病传播的基础，并看到，在其 标准形式，它只能表征人为的粒子运动， 这并不代表人类过着正常生活、旅行、 与不同网络中的人接触。”
Piret 指出，她的班级还考虑了通用 SIR 模型，该模型提供了 统计封闭人群中易感者、感染者和康复者的数量 随着时间的推移，以及它的一些修改。然而，这些选项都没有使用异常 扩散类型，更好地代表人类行为——皮雷和她的学生就是这样认为的 研究他们自己的模型。
“我们让事情变得简单：我们一开始的人口中，成员有 3 个 网络——家庭、工作/学校、娱乐/社交——我们观察到传播速度要快得多 与标准扩散（一个大网络）相比，病毒的传播速度更快，”皮雷说。 “我们用了 我们人口的人口统计数据以及最新症状严重程度 每个年龄段，尝试模拟我们社区的情况。”
通过这种方法，班级的“城市模型”诞生了。这表明多个网络 通过改变人口加速了传播。
关于研究人员
“最终，我们意识到这种洗牌的极端情况发生在典型的 美国大学校园，每个学生都接触到不同的人 每小时都有一群人，所以人口每小时都会完全洗牌，” 皮雷说。 “社交距离和使用面部遮盖物的标准措施是否有效？ 足以阻止传播吗？”
Piret 指出，尝试使用数学建模方法非常重要 了解自然是如何运作的。建模可以帮助我们预测可能发生的情况，以便 我们可以尝试提出解决方案来防止出现负面结果。是什么让 学生模式的不同之处在于强调人口洗牌的作用 用非常简单的代码加速传播。
“从人口健康的角度来看，该模型强调需要快速消除 感染者及其与流动人口的密切接触者，”凯利说 卡姆是足球比赛结果的流行病学家。 “这就是为什么测试和报告症状 快速很重要：我们找到感染者并将他们隔离，从而减少 他们可能感染的人数。”
卡姆表示，隔离病例会减缓病毒的传播，但更多的人已经会这样做 在发现并隔离原始病例时已被感染。
“通过隔离病例的密切接触者，我们有效地清除了这些人 在他们变得具有传染性之前就从流动人群中分离出来，所以他们从来没有 将这种疾病传播给其他人群的机会，”卡姆说。
皮雷特表示，缺乏有关病毒如何在美国大学校园传播的数据，因为 三月份病毒出现后，学校很快就关闭了。教育系统数据 在其他国家，这是不具有可比性的，因为许多国家使用队列——参加的学生团体 所有课程都放在一起，而不是不断地与更大的学生群体混合。 她班上的学生学到了什么，以及她希望其他人学到什么 学生视频显示，美国大学校园，从其本身的设置来看，是 病毒极快传播的理想环境。
在回答课堂上提出的问题时，皮雷不幸地说，基于 模型中，使用面罩和社交距离的标准措施将不会被 大学环境有足够的保护。
“为了防止扩散，必须采取更有力的措施，”皮雷说。 这个强调足球比赛结果快速检测计划和症状的重要性 报告系统。
数学专业二年级学生 Lilly Bollinger 学到了一些东西 更多来自课堂的内容。 “完成这个项目并看到所有部件组合在一起后， 我意识到这是数学第一次教会我一些关于真实的东西 生活，”布林格说。 “在整个学校，我们通常学习数学概念 和图案；然而，这堂课教会了我一些不同的东西。它教会了我一些东西 我可以用它来帮助保护自己和周围的人。”
布林格说，如果没有模型，她不确定自己是否能真正理解 社会疏远措施的重要性。
“这是迄今为止我完成过的最复杂的最终项目之一，也是 最有价值的，”她说。 “我非常感谢终于能够体验到 为什么数学对我们的社会如此重要。”
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