Знаменитое уравнение поиска инопланетной жизни определило новый способ прогнозирования распространения COVID-19
Известное уравнение, используемое при поиске инопланетной жизни, вдохновило ученых на разработку новой модели, оценивающей шансы передачи COVID-19.
Новая модель, по сути представляет собой единое уравнение с несколькими перемноженными переменными, оценивает риск передачи COVID-19 по воздуху. В своей работе исследователи руководствовались простой, но исторически значимой математической формулой, известной как уравнение Дрейка, оценивающей шансы найти разумную внеземную жизнь в нашей галактике.
По словам авторов, уравнение, разработанное в 1961 году астрономом Фрэнком Дрейком, основано всего на семи переменных и обеспечивает «легкую для понимания структуру» для изучения чего-то столь же, казалось бы, непостижимого, как количество инопланетных цивилизаций.
Ученые хотели предоставить аналогичную основу для понимания риска передачи COVID-19.
«По-прежнему существует большая путаница в отношении путей передачи COVID-19. Это отчасти потому, что нет общего «языка», который позволяет легко понять вовлеченные факторы риска», — говорит соавтор исследования Раджат Миттал, профессор кафедры Машиностроение в Университете Джона Хопкинса.
«Что на самом деле должно произойти, чтобы человек заразился? Если мы сможем визуализировать этот процесс более четко и количественно, мы сможем принимать обоснованные решения о том, какие действия следует предпринимать, а какие избегать».
Новая модель, опубликованная 7 октября в журнале Physics of Fluids, разбивает передачу COVID-19 на три этапа: выброс вирусосодержащих капель от инфицированного человека в воздух; дисперсия этих капель; и вдыхание этих капель здоровым человеком.
В целом, модель состоит из 10 переменных, участвующих в передаче COVID-19, включая частоту дыхания инфицированных и здоровых людей, количество вирусных частиц в выдыхаемых каплях и количество времени, в течение которого человек подвергается воздействию.
Затем авторы использовали свою модель, которую они называют моделью неравенства при заражении воздушно-капельным путем, для оценки риска передачи в различных сценариях, включая те, в которых люди используют маски для лица или практикуют социальное дистанцирование.
В модели неравенства, если количество вдыхаемого вируса больше, чем количество, необходимое для заражения, другой человек заболеет. Одно предостережение: в настоящее время мы не знаем, сколько частиц необходимо, чтобы вызвать инфекцию. В результате модель не может рассчитать абсолютный риск заражения, а может только сравнить уровень риска различных видов деятельности.
Что касается масок для лица, исследователи подсчитали, что при прочих равных условиях сценарий, в котором как инфицированные, так и здоровые люди носят маски N95, может снизить риск передачи в 400 раз по сравнению со сценарием, в котором оба человека не используют маски вообще. Хирургические маски могут снизить передачу инфекции в 10 раз, а тканевые маски — в 7 раз, если обе стороны носят маски.
Модель обнаружила, что в сценарии, в котором люди активно тренируются, например в тренажерном зале, риск передачи резко возрастает.
«Представьте себе двух человек на беговых дорожках в тренажерном зале; оба дышат тяжелее, чем обычно. Инфицированный человек выделяет больше капель, а неинфицированный человек вдыхает больше капель. В этом замкнутом пространстве риск передачи увеличивается в 200 раз», — сказал Миттал.
Что касается социального дистанцирования, исследователи обнаружили линейную зависимость между расстоянием и риском передачи.
«Если вы удвоите дистанцию, вы, как правило, удвоите свою защиту», — сказал Миттал в отдельном заявлении.
Исследователи отмечают, что они хотели, чтобы их модель была простой и интуитивно понятной, чтобы она была доступна не только ученым, но широкой публике. Они признают, что их модель делает ряд предположений и включает ключевые неизвестные переменные.
Тем не менее, авторы надеются, что их работа «может послужить источником информации для будущих исследований, которые устранят эти пробелы в нашем понимании COVID-19», — сказал Миттал.
Статья опубликована Live Science.
Источники: Фото: ESA/Hubble & NASA
