南加州大学的研究人员模拟了COVID-19在大学校园的传播，特别是通过模拟与现场课堂相关的空气传播风险。照片/ iStock。
随着美国几乎每个州的冠状病毒病例都在上升，最大的问题是:我们如何在恢复正常生活的同时保持安全，尤其是在大学校园这样拥挤的地方?在过去两年里，决策者被迫根据对COVID-19不断变化的假设，就从疫苗接种和口罩要求到占用限制等各种问题做出选择。
现在，南加州大学的研究人员通过模拟COVID-19在大学校园的传播，特别是模拟与现场课堂相关的空气传播风险，帮助量化了一些最受争议的缓解策略的有效性。
的新的研究在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上发表的一项研究表明，在传染性很强的Delta变种暴发期间，至少93%的学生应该接种疫苗，每个人都应该在室内戴口罩，以防止病例增加。对于原始的COVID-19毒株，23%的学生应该接种疫苗，每个人都在室内戴口罩(或64%的学生不戴口罩)。
这些发现将在COVID-19持续暴发或类似传染病暴发时帮助决策者。模拟模型还允许决策者通过不同参数探索与COVID-19在教室中传播有关的“假设”场景，以查看不同场景下的结果，如混合班级、当前的疫苗接种率、屏蔽方案、社区感染水平和不同程度的病毒传染性。
“在过去两年里，我们已经摸索出了很多这样的方法，但这给了我们一个更具体、数据驱动的过程。”Bhaskar Krishnamachari。
研究报告的合著者说:“我认为，关于这场大流行，最困难的事情是找到正确的平衡——在保持某种正常生活和保护自己安全之间存在紧张关系。Bhaskar Krishnamachari他是电气、计算机工程和计算机科学的教授。
“这篇论文有助于我们更加清醒地思考，什么时候我们可以在有或没有口罩的情况下亲自操作，以及什么时候我们需要强制接种疫苗。在过去的两年里，我们已经摸索出了许多这样的方法，但这给了我们一个更具体的、数据驱动的过程。这并不一定是一个武断的或政治性的决定。这告诉我们，科学上，这是有细微差别的。”
该研究题为《模拟大学校园中COVID-19的课堂传播》，作者是计算机科学博士生阿尔文·赫克马蒂;Mitul Luhar航空航天和机械工程教授;电气、计算机工程和计算机科学教授Bhaskar Krishnamachari;和Maja Matarić他是计算机科学、神经科学和儿科学教授。
高度粒度化的数据
在传染病爆发的早期，当政策制定者面临下令关闭学校的艰难决定时，这项研究尤其相关。研究人员根据一所大型大学的真实匿名数据模拟了COVID-19的传播，预测了各种学校重开策略的影响:完全关闭、混合、亲自;接种疫苗和未接种疫苗;戴面具和不戴面具。
在一项史无前例的研究中，该模型考虑了高度细粒度的数据，如课表、教室大小、占用率、通风率以及疫苗接种率和有效性，甚至是课堂互动的特定信息，如在封闭空间中言语和疾病传播的作用。
“任何事情都不需要假设;我们可以量化这种流行病的各个方面，并提出最佳决策。”阿尔文Hekmati。
结果显示，在不接种疫苗的情况下，将90%的课程转移到网上可以减少高达94%的新感染，而普遍使用口罩可以减少高达72%的新感染。
Hekmati说:“有了这个工具，大学不需要在不知情的情况下做出这些决定——它们可以为大学政策做出明智的决定，以保证学生、教职员工的安全。”“任何事情都不需要假设;我们可以量化这种流行病的各个方面，并提出最佳决策。”
机会与责任
来自计算机科学、电气工程和航空航天工程领域的研究人员合作撰写了这篇论文，借鉴了大规模计算机建模和COVID-19机制传播建模方面的专业知识。
马塔里奇说:“作为一所大学，我们有机会和责任研究我们自己的社区，以获得见解，为更广泛的公众提供信息。”
“这个项目非常令人满意，因为它汇集了维特比学院多个部门的同事，他们进行了分析和建模，这反过来又为大流行期间大学校园的安全政策提供了见解。”
Luhar教授是室内空气传播建模的专家，为了为模型提供信息，他分析了COVID-19传播的机制，考虑了从房间大小到在场人数，以及他们说了多少话，所有这些都可能导致教师和学生的病毒排放率的变化。
例如，在讲课时，教师讲话的频率会明显高于学生，这可能会影响传播率。Hekmati说:“在模型中提供这些事实使得它在大学和教室的情况下非常兼容。”
在未来的工作中，该团队希望扩大他们的研究，包括一个可以被大型大学和工作校园的校园管理人员使用的工具。研究人员说，虽然这个模型是专门为教室设计的，但有许多模块化方面可以进行调整，以扩展到其他类型的环境。
“作为工程研究人员，没有什么比对社会产生积极影响更能让我们感到满足的了，”Krishnamachari说，他同时也是赫克马蒂的顾问。“当我们进入工程学院时，我们大多数人都有一个梦想，那就是我们做的工作是有意义的，可以帮助别人，我很高兴阿尔文参与了一个项目，他可以看到这种积极的影响。”
出版于2022年5月26日
最后更新于2022年5月26日
