肖志國:可視化的統(tǒng)計學是如何提升公眾對疫情的認知的? | 戰(zhàn)“疫”


FDSM 一個半世紀以后,南丁格爾和斯諾所開創(chuàng)的現(xiàn)代醫(yī)療護理和流行病學研究,再次成為了全世界抗擊新冠病毒疫情的最中堅的力量。 現(xiàn)代統(tǒng)計學的起源之一是對疾病的記錄與分析。這里面有兩個歷史上非常有名的...
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現(xiàn)代統(tǒng)計學的起源之一是對疾病的記錄與分析。這里面有兩個歷史上非常有名的統(tǒng)計圖形。
第一張圖如下:
這張圖有很多名稱,比如玫瑰(花瓣)圖、雞冠花圖、極區(qū)圖等。它的作者是佛羅倫薩·南丁格爾。
對,就是現(xiàn)代醫(yī)護行業(yè)的創(chuàng)始人南丁格爾。她1820年出生于意大利佛羅倫薩市,父母以出生地給她取了名字。南丁格爾的教育大部分來自畢業(yè)于劍橋大學的父親。她從父親那里遺傳了對數(shù)學的熱愛,并成了著名數(shù)學家西爾韋斯特的學生。南丁格爾17歲那年在公園散步的時候突然感到自己聽到了神的召喚。24歲開始她希望進入醫(yī)院從事護理工作,但受到了家庭的反對,因為那時候的醫(yī)護行業(yè)從業(yè)人員受教育水平很低,父母覺得有損于家庭聲譽。但南丁格爾信念堅定,在朋友的幫助下,她終于獲得了進入醫(yī)院進行護理學習的經(jīng)驗。
1854年克里米亞戰(zhàn)爭爆發(fā),南丁格爾在報紙上看到對戰(zhàn)地英國醫(yī)療設施的批評。她自告奮勇,在1854年10月帶領38個護士到達戰(zhàn)地醫(yī)院。然而,醫(yī)院管理者開始并不歡迎她的到來。直到1855年3月,當戰(zhàn)地醫(yī)院感染傷寒和霍亂的傷員急劇增加,醫(yī)院進入崩潰狀態(tài)時,南丁格爾和她帶領的護士們才被允許進入病房幫忙。南丁格爾對醫(yī)院的傷病情況有非常敏銳的洞察力。她很快就發(fā)現(xiàn)絕大部分的士兵死亡源于糟糕的衛(wèi)生條件和營養(yǎng)不良,而不是戰(zhàn)傷。南丁格爾繞開官僚僵化的軍隊醫(yī)院管理部門,通過社會捐贈的資金開拓了一個獨立的醫(yī)護物資供應系統(tǒng)。在她的領導下,戰(zhàn)地醫(yī)院的疫情迅速得到了控制。1856年4月,克里米亞戰(zhàn)爭結束,南丁格爾回到倫敦,受到了國家英雄式的歡迎。然而,縈繞在她心中的,是近萬名不幸死亡的士兵的慘狀。
1858年,她基于在戰(zhàn)地醫(yī)院所作的記錄進行了非常詳盡的分析,給皇家軍隊健康委員會提交了一份800多頁的關于醫(yī)院管理體系改革的報告。上述的圖形是她報告的最大亮點之一。由于南丁格爾的圖形對當時的人們來說實在是太新穎了,所有看過這個圖形的人都被它所吸引。很快,在皇家軍隊健康委員會的推動下,英國部隊醫(yī)院的醫(yī)護體系開始進行系統(tǒng)改革,并逐步推廣到了其他的醫(yī)院。同年,因為在醫(yī)學統(tǒng)計上的杰出貢獻,南丁格爾被推選為皇家統(tǒng)計學會首位女性會士。不幸的是,南丁格爾在克里米亞期間染病,這使得她在回英國之后的50多年的時間內(nèi)一直臥病在床。然而,正是在這段時間,她創(chuàng)立了第一個護士培訓學校,而且出版了200多本關于護理和醫(yī)院管理的專業(yè)書籍,成為現(xiàn)代醫(yī)護行業(yè)的創(chuàng)始人。
那么,醫(yī)護行業(yè)帶來的衛(wèi)生革命,究竟對人類社會有多大影響?南丁格爾研究專家HughSmall所做的下面這張圖,清晰地表明了南丁格爾推動的這場革命對人的壽命的提升居功至偉。
第二張著名的統(tǒng)計圖是:
這張圖的作者是約翰·斯諾,一位醫(yī)術精湛的醫(yī)生。
同樣也是在1854年,倫敦,當時世界最大城市,爆發(fā)了第三大規(guī)模的霍亂疫情。醫(yī)生和科學家們普遍認為疫情是通過瘴氣傳播的,也就是說,腐爛物體和廢棄物中的有害物質(zhì)進入了空氣中,形成了我們今天所說的氣溶膠,人們呼吸了受污染的空氣,因而染病。斯諾醫(yī)生通過深入的研究發(fā)現(xiàn),霍亂疫情不是通過空氣而是通過飲用水傳播的。
如何改變專家以及大眾多年以來的固有觀點?斯諾走訪和統(tǒng)計了Soho區(qū)疫情集中爆發(fā)地的病例情況,并將病例的分布情況畫在了地圖上(每一個病例用一根短橫線表示)。斯諾總結他的發(fā)現(xiàn)時寫道:“我從病發(fā)現(xiàn)場發(fā)現(xiàn),幾乎所有的死亡案例都發(fā)生在布勞德大街(Broad Street)的水泵附近。只有10名死亡案例的住所靠近另一個街頭水泵。而其中5個死亡家屬告訴我,他們一直使用布勞德大街水泵,原因是其實布勞德大街水泵離得更近些。有3戶死亡家屬確認,病亡的孩子所在學校就在布勞德大街水泵附近。”1854年9月8日,在斯諾的建議下,布勞德大街上那個被污染的公用水泵的手柄被移除,疫情很快得到控制。
斯諾的霍亂分布地圖被認為是現(xiàn)代社會的第一個流行病學分析,他本人也被認為是流行病學分析的創(chuàng)始人。這張圖也作為疾病數(shù)據(jù)的第一個地理分析圖而載入了GIS分析的經(jīng)典案例集。
佛羅倫薩·南丁格爾
約翰·斯諾
一個半世紀以后,南丁格爾和斯諾所開創(chuàng)的現(xiàn)代醫(yī)療護理和流行病學研究,再次成為了全世界抗擊新冠病毒疫情的最中堅的力量。
統(tǒng)計學作為一門以數(shù)據(jù)分析為基礎提出解決方案的學科,在新冠肺炎這種突發(fā)重大新型疫情面前,可以提供哪些幫助?回顧上面的歷史我們可以或許可以得到不少啟發(fā)。
其中重要的一點就是,我們可以通過對疫情數(shù)據(jù)的準確的、及時的而且新穎的描述來提升公眾對于疫情的認識,形成防控的凝聚力和共識。
疫情防控最基本的落腳點是個人。在疫情突發(fā)的時候,各種真真假假的信息潮水般涌來,一個簡潔明了而且結論清晰的圖形,尤其是當它的呈現(xiàn)形式相當特別的時候,很容易受到廣泛傳播而形成防控的共識。比如,丁香醫(yī)生網(wǎng)站的疫情數(shù)據(jù)實時動態(tài),迄今為止已經(jīng)有超過35億次的瀏覽量,影響非常大。又比如人民日報出的一系列的新型的玫瑰花瓣圖就受到了廣泛關注,這是南丁格爾的圖形的現(xiàn)代版。
在全球疫情數(shù)據(jù)呈現(xiàn)方面,美國約翰霍普金斯大學開發(fā)的數(shù)據(jù)以及疫情分布圖,現(xiàn)在平均每天點擊次數(shù)近10億次,其核心圖形也是斯諾的霍亂分布地圖的現(xiàn)代版。
在這方面,我們還可以進行很多有益的探索。比如下面一張圖形顯示的是全球主要國家每日新增死亡病例的變化情況(根據(jù)《金融時報》新冠疫情可視化結果仿做):
現(xiàn)在全世界都對疫情的轉(zhuǎn)折點的判斷非常關注,而上圖綜合各主要疫情國家的歷史數(shù)據(jù)可以看到,在防控措施得當?shù)闹攸c國家或地區(qū),大約30-40天左右可以看到疫情的回落。這個圖也可以做成動態(tài)圖如下:
除了對基礎數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)之外,我們也可以利用統(tǒng)計模型對疫情發(fā)展趨勢做出預測,再利用圖形對于關鍵結果進行可視化呈現(xiàn)。在白宮新冠病毒工作小組新聞發(fā)布會上,黛博拉·柏斯博士在總結美國當前疫情及未來趨勢時,全程使用的幾乎都是統(tǒng)計圖形,其中的一個關鍵的導致特朗普總統(tǒng)改變之前的在復活節(jié)之前放松管制,并將全國管制延期到4月底的一張圖,源自華盛頓大學健康度量與評估研究所Chris Murray教授的研究結果:
該結果顯示,美國新冠疫情(每日新增死亡人數(shù))的轉(zhuǎn)折點預計在4月中旬。這又是一個一張統(tǒng)計圖形改變重大決策的典型例子。
【教授簡介】肖志國,復旦大學管理學院統(tǒng)計學系副系主任、副教授,研究方向:面板數(shù)據(jù),縱向數(shù)據(jù),測量誤差模型,廣義矩估計。本文轉(zhuǎn)載自復旦管院公眾號(ID:fudanguanyuan)
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