罗汉堂

回看2020,全球化医疗基础设施刻不容缓

人类生活在一个越来越紧密联系的世界中。现代化、全球化和城市化等正在将人类社会乃至整个地球系统变成一个连接度不断增加的系统。我们构建了一个庞大的人、货物、数据、资金以及创新的想法在全球范围内流动的网络体系。受益于这种前所未有的连接水平,我们获取了大量的物质和非物质产品与服务。

这样的多维耦联的网络并不总是给我们带来福祉,网络传播的也有病原体、谣言、网络病毒等。在这样复杂的网络中,微小的扰动可以被传递和放大从而产生巨大的后果,远远超出了初始扰动的时空范围和规模。

回顾2020年,新冠大流行就是这样一个典型的案例。仅仅100纳米大小的新冠病毒引发的全球大流行,正在影响人类历史的进程和轨迹。随着疫情快速扩散到全球,一个装有经济衰退、社会矛盾、国家冲突的潘多拉魔盒被打开了,从一个公共卫生挑战发展成为一个社会、经济和政治的综合危机。

时至年末,尽管新冠疫苗已经在少数国家开始大规模接种,这次危机仍远未解除,还在给全球带来每日超过1万人的死亡,全球的总经济损失可能高达80万亿美元。付出这样的代价,我们有可能在这样高度链接的网络中和病毒共生并继续繁荣吗?

日渐频繁的大流行

流行病的爆发通常取决于三个主要因素。首先,人类所处的环境中孕育着大量的传染源,尤其是自然生态系统中的病毒病原体。当人类的足迹遍布全球每个角落,尤其是热带雨林被严重蚕食,我们开始接触到越来越多的原本与世隔绝的病毒。

病毒的传播途径非常多样,从动物到人,在人和人之间,甚至发生在货物和人之间。这些传输介质(无论是人、动物还是货物)在全球范围内快速流动,搭“便车”的病毒从而有可能在短时间内指数级加速扩散到已经一体化的地球村。在中世纪,病毒需要花费数年的时间才能席卷一个大陆,而如今,一种新病毒可以在几天之内就可以搭航空的“便车”传播到所有大陆。

工业革命以来,尤其是二战后,快速的人口增长和城市化在发达国家和发展中国家都形成了更多的和更为集中的易感人群。

简而言之,随着世界日益扁平,全球范围内人群相互接触密度提高且动态性更强,为大流行的发生创造了更适宜的环境。进入21世纪以来,区域性和全球性的大流行(例如SARS,MERS、埃博拉和猪流感等)爆发的频率和强度远远高于历史上其他时期。

新冠大流行的复杂网络

从网络的角度来看,大流行防控的措施的核心就是切断病毒传播的途径,在易感人群和病原体之间以及易感人群内部建立壁障,同时降低病毒携带者的传播能力。这也是经典的公共卫生干预措施的基本原理。这些措施主要包括减少传播的干预(例如隔离病例和提高个人防护水平和习惯,包括戴口罩和手套、保持正确的打喷嚏的礼仪、勤洗手等)、减少接触的干预(例如旅行禁止、增加社交距离、限制公共活动、停工停学,以至于封锁和宵禁等)以及预防疫苗接种这一将接种者从接触网络中保护起来同时降低病毒传播速度的终极解决方案。

这三种干预措施都可以理解为一种提高网络的模块化或者碎片化程度的特定方法(也就是降低网络的连接和密度)从而降低病毒传播的强度、速度和广度。和这些措施配合还有一系列结合检测和治疗的4T手段(Testing检测,Treating治疗,Contact Tracing追踪,Tracking跟踪),多管齐下结合起来它们能显著的增强网络隔离干预的准确度和有效性。

然而,新冠病毒有着近代史以来罕见的高传播性和较高的致死率,人类过年百年经历过的病毒中唯一相似的是1918年H1N1流感。病毒面对的是一个高密度和高流动性的人和物的网络,一旦感染足够多的宿主,以至突破转折点(tipping point),蔓延成为流行病就几乎不可避免。同时,无论是在社区、城市、国家还是国际的层面,病毒都不是存在于一个均匀混合的介质中的,而是散布在一个复杂的接触网络上。近期对新冠疫情的深入研究显示,疫情在这样的复杂接触网络中传播至少展现了以下三个特点,加大了人类及时理解病毒传播的演变的挑战性。

首先,在多数国家,疫情增长突破转折点后,一般首先指数上升,但随后会呈现幂律上升的格局,这样一个看上去似乎增长速度略有下降(但仍然是在加速增长)变化趋势很容易导致决策者对疫情走势的误判。

其次,因为人们大多数联系都在有限的社交圈内,疫情扩散后的传播呈现一定的小世界(small world)网络属性,这是很多国家疫情达峰后仍然在高位维持很长时间很难平抑的重要原因。

最后,新冠病毒的传播存在很高的异质性,20%的超级传播者(也包括一些“超级传播物体”)导致了近80%感染,这些“超级传播者”和其他个体的接触频次远高于平常人,在一些国家这有时还包括医务人员,因为他们与许多陌生的患者接触,这些患者可能是老年人和/或脆弱的个体。

当这样一个“黑天鹅”病毒来到21世纪的全球复杂网络中,源于西方基于国家为主体的现代公共卫生体系并未能经受住考验,常识中公共卫生水平最高的欧美国家经受了看上去最大的冲击和绝对损失。在各国和疫情的斗争中,一场全球公共卫生的大变革拉开了帷幕。

数字技术在新冠危机中大显身手

危机往往是创新最好的加速器和放大器。近20年产生的多种可用于解决主要临床问题和疾病的数字技术及工具,在新冠之前公共卫生和医药健康领域已展露头角,但与大流行的挑战相比仍远为不足。

在新冠危机中,人们几乎本能地把数字技术快速应用于不同的场景,从5G移动网络和物联网(IoT)到大数据分析、使用深度学习的人工智能(AI)和区块链技术等。这些技术一方面在抗疫、医疗和缓解社会和经济危机方面起到了至关重要的作用,另一方面,其中一部分也借这个机会获得了跨越式的应用和发展。2020年疫情惨烈,但从技术的角度来看,这可能是一系列数字和医疗技术应用和数字健康新时代的元年。

以大数据公共卫生健康为例,数以十亿计的智能手机、海量的移动互联网数据传输、相对低成本的计算资源以及机器学习和自然语言处理等方面的长足进步,使得各国可以几乎实时地利用人群流动数据对超大规模人口的公共卫生响应监测、病例识别、接触者追踪以及干预措施进行管理和评估。

毫不夸张地说,这是人类历史上第一次能够及时且高频开展大流行的全景监测。疫情让检测仪器从极度匮乏和专业局限,迅速迭代为像体温计一样普及,而数字技术则进一步帮助我们加速传递这些疫情有关的信息,来赢得和病毒传播的赛跑。下表总结了和控疫有关的最重要的一些数字技术的应用及其功能。

同时,在数字技术的支持下,新冠疫苗的研发和分发快得以前不可想象,大幅打破了有史以来的研发速度记录。从早期的病毒基因测序和序列比较来确定其身份,到从DNA序列来预测新冠病毒的蛋白质结构,到后期疫苗设计都有数字技术的身影。例如,早在3月份,最近声名鹊起的AlphaFold就生成了六种蛋白质结构预测结果并开放下载;而这次疫情中大显身手的mRNA疫苗研发公司Moderna早在2017年就强调自己是一家数字生物技术公司。

一些数字和医疗技术之间还有发生着更高度的关联。例如,医院可以借助物联网和和人工智能技术对医疗服务过程进行优化,调动机器人辅助医生和护士。区块链技术及各种加密技术可以用来加强患者和医疗数据的安全。

此外,数字技术在抗疫期间帮助维持正常的生产生活起到了极其重要的作用,提供了重要的替代手段来帮助人们在没有接触或者大幅减少物理接触的情况下完成原本需要完成的事情/功能,包括数字支付、网络购物、远程工作等。这些功能既降低了疫情的社会经济影响,也帮助一些地区避免了原本可能更差的疫情扩散局面。

总之,数字技术一方面增强了原有的公共卫生干预手段的能力和有效性,在一些维度甚至是革命性的;同时,数字技术也展现了在实质上改善“控制疫情VS维持经济”这一痛苦的权衡的可能性。

后疫情时代的全球公共卫生体系需要治理创新

新冠危机对全球社会、经济和政治网络的影响已经被广泛的接受,之前的全球和区域性的秩序格局和稳定状态一去不返,新格局的重塑仍在进行中。

疫情的快速传播提醒我们,全球化已是既成事实,而非一个选择。后疫情时代的全球网络,短期内人的流动,尤其是国际间流动,可能会减少,例如比尔·盖茨预测一半的商业旅行会消失,但长期来看,国际间旅行和移民的规模以及国际贸易中货物的流动仍会上升。同时,数据和信息的流动会上升,这一方面来自需求上升,另一方面来自数字转型的加速,尤其是5G网络和IoT技术等。

因此,可以预期的是类似的病毒传染源和人口都仍然将继续增长,而病毒传播所依赖的物理传输网络也不会出现明显的减弱。大流行不会消失,它仍然会像过去20年一样不断地以预想不到的方式造访我们。同样也可以预见的是,疫情中涌现的新的数字技术创新和解决方案,将在未来十年甚至更长时间成为公共卫生和医疗健康最重要的赋能技术。

从技术上来说,建立连接本地、国家和全球的未来公共卫生体系也不再是天方夜谭,这里既包括传输知识和信息的虚拟网络,也包括运输物资的供应链网络。数字技术可以帮助实现快速全球协同来对传染能力和致病水平都更高的病毒做出快速响应,通过直接和间接的手段来尽可能分割病毒的传播网络,同时降低这一过程的健康和社会经济成本。

然而,与之相对应的全球治理体系仍然面临着很大的困难。疫情中国家间和政府间缺乏全球合作,成为共同抗击疫情最重要的一个瓶颈,很大程度上也是全球层面未能在较早期遏制疫情的重要原因。疫情考验了国家能力,各国在强调本国优先的同时,大国和国际组织并没有在全球形成一个领导机制和行动计划。

疫情期间的少量全球协作的亮点也许可以给我们一些希望。各国科研人员和机构合作的程度和效率,超过了历史上对任何一次流行病的应对,从共享信息、共同研究病毒及救治方案,到合作研发检测工具和疫苗,以及联合提出解决方案。“加快COVID-19工具获取计划”(ACT加速器)将各国政府、科学家、企业界、民间社会、慈善家以及全球卫生领域重要组织团结起来,共同行动来加速病毒检测工具、治疗方法和疫苗的开发、生产及公平获取。少数发达国家为主导、WHO协调的简单模式难以解决当下的挑战,疫情中来自发达国家政府以外的力量以及更多的私营部门、非政府组织和民间力量的重要参与,包括一些基于公私合作模式的创新,为未来的全球协同提供了重要的经验和方向。

我们需要反思教训,但更重要的是要准备应对下一场危机。未来的全球化需要一个真正的全球公共卫生体系作为最重要的基础设施之一,数字化和全球协同是这一基础设施最重要的支柱。就像疫情中只有具备控疫基础设施和能力的国家才能重启经济一样,只有具备了一个全球卫生基础设施,人类才能进入新一轮的更可持续的发展轨道中。

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