广东省和浙江省不是疫情发源地,本研究预计广东省和浙江省均在2月20日达到流行高峰,分别为1,202(95%CI 1,042–1,340)例和1,172(95%CI 1,004–1,314)例现存确诊病例,且预计两省的疫情将在4月中旬趋于平缓。广东省和浙江省疫情最终规模预估分别达到1,511(95%CI 1,097–1,948)例和1,491(95%CI 1,066–1,851)例确诊例数。如果政府延迟5天实施干预措施,广东省和浙江省预计分别在2月26日和25日达到高峰,现存确诊病例可能分别达到3,553例和3,522例,两个省疫情的最终规模可能均为10,061例确诊病例。如果政府提前5天实行干预,疫情将得到有效控制(图2C和D)。
二、全国疫情模型
1月23日实施控制措施后,COVID-19传染几率降低。一定数量易感人群的存在使平均每日新感染人数稳定增加。基于目前干预措施,预计疫情将于2月28日达到高峰,现存确诊病例达到59,764(95%CI 51,979–70,172)例。截至4月底趋于平缓,预计疫情最终规模预估共计122,122(95%CI 89,741–156,794)例。如果延迟5天实施干预措施,由于感染者平均每天接触的次数增加,传染系数(率)将会更大。病例数量呈指数增加,可能在3月4日达到高峰,达到173,372例现存确诊病例,疫情最终规模预估为351,874例确诊病例。如提前5天实施干预措施,全国疫情最终规模可能减少至40,991例确诊病例 (图2E)。
三、LSTM对中国疫情的预测
LSTM模型是一种递归神经网络(RNN),本研究基于2003年SARS流行病学数据,纳入COVID-19流行病学参数例如传染概率、传染系数(率)、潜伏率和退出率等进行模型训练。根据 LSTM模型预测,新增病例在2月4日达到高峰,到4月底预估有9.5万例确诊病例(图3A)。随后,我们对来自SEIR、LSTM以及中国每日新增病例数报告的数据绘制曲线。在1月22日至2月10日之间,新确诊病例实际数量与LSTM预测数据的曲线之间显著拟合(图3B)。SEIR和LSTM模型均预测在2月4日到7日之间会出现每日新增病例高峰,达到4000例。SEIR模型还预测2月中下旬的每日新增病例可能有几个新的小感染高峰出现,这可能是返程人口流动及复工导致的。
图3. (A)LSTM预测的全国COVID-19病例累计数量,(B)根据实际数据(紫色)、SEIR模型(橙色)和LSTM模型(绿色)计算的COVID-19新增病例数