Экономика карантина: эффективен ли локдаун и во сколько он обходится

Опубликовал препринт статьи «Quarantine Economics: Is Lockdown Effective and How much Does It Cost» («Экономика карантина: эффективен ли локдаун и во сколько он обходится»), написанной на основе моей бакалаврской дипломной работы.

  • Полный текст можно посмотреть по ссылке.
  • Вот страница публикации в ResearchGate.
  • А ниже я кратко сформулирую все основные инсайты.

Аннотация. В статье рассматривается модель города, поражённого эпидемией. Производится подсчёт целенаправленных и случайных встреч, совершаемых его жителями, и выводятся формальные отношения экономического и эпидемиологического состояний города в течение карантина. Теоретическое разложение репродукционного числа заболевания позволяет классифицировать возможные защитные меры и оценить их относительную эффективность в борьбе с эпидемией. Локдаун и удалённая работа оказываются наиболее эффективными мерами. В заключительной части работы исследуются экономические последствия карантина и частично отвергается необходимость компромиссного выбора между здоровьем и богатством. Показывается, что жёсткость локдауна влияет на продолжительность кризиса, но не его среднюю по времени глубину.


Ключевые результаты человеческим языком:

  1. Наиболее эффективное средство борьбы с эпидемией — это карантин, т.е. ограничение числа целенаправленных встреч между жителями города/страны. Меньшей эффективностью обладают медицинские меры (снижение продолжительности болезни), за ними идут санитарные меры (маски, перчатки, мытьё рук и т.п.), а также меры по изоляции больных, наименее эффективными оказываются меры логистические (избегание скоплений людей, социальное дистансирование).
  2. Чрезвычайно привлекательным типом карантинных мер является перевод занятых граждан на удалённую работу. Такие меры обладают максимальной эффективностью карантина и к тому же не снижают ВВП городской экономики.
  3. Жёсткий локдаун (фиксирование числа одновременно болеющих граждан на более низком уровне) означает более продолжительный, но не более глубокий экономический кризис. Таким образом, в краткосрочной перспективе («здесь и сейчас») цели спасения жизней и сохранения доходов не требуют никакого компромисса: жёсткий локдаун спасает больше людей, и продлевает, но не усугубляет финансовые трудности людей.
  4. Чем лучше население соблюдает все остальные (некарантинные) защитные меры, тем меньше оно потеряет доходов и тем быстрее завершится и карантин, и эпидемия.
  5. Если правительство города/страны неплохо умеет справляться со случайными шоками заболеваемости, то число одновременно болеющих жителей им следует фиксировать на уровне лишь немного меньшем максимального числа больных, с которым в состоянии справится система здравоохранения. Пустующие койки жизней не спасают, но растягивают во времени карантин и экономический кризис.

Все выводы основаны на математическом моделировании контролируемой эпидемии.

Предпосылки модели:

  1. Меры вводятся сразу после начала эпидемии, государство поддерживает число больных на некотором постоянном уровне, используя карантинные меры как исключительные (по остаточному принципу).
  2. Контагиозность вируса и вызываемая им смертность постоянны.
  3. Повторное заражение невозможно, вакцина отсутствует. Поэтому эпидемия заканчивается тогда, когда выздоравливает последний заразившийся житель города.

Эти предпосылки вводятся с целью упрощения моделирования. Предпосылка 1 довольно реалистична. Предпосылка 2 не вполне реалистична, но не влияет на валидность полученных результатов. Наименее реалистичной является предпосылка 3, она накладывает некоторые ограничения на применимость результата 5 (см. выше): если ожидается создание вакцины, то становится целесообразным ещё более жёсткий локдаун, так можно снизить ожидаемую смертность; если же создание вакцины не ожидается, но возможны повторные заражения тем же вирусом, то выбор жёсткости локдауна становится довольно неочевидным. Результаты 1-4 остаются без изменений.


Детали: схемы, графики, таблицы с техническими пояснениями

[Основная идея.] Связь между экономическим и эпидемиологическим секторами. Целенаправленные встречи жителей формирует ВВП, но также создают множество случайных встреч. Вместе целенаправленные и случайные встречи приводят к распространению инфекции. Чтобы снизить темпы распространения вируса, помимо прочих мер, вводится карантин: общество снижает число целенаправленных встреч, отчего также снижается и ВВП.

○ ○ ○

[Первый главный результат.] Как (не)соблюдение разных мер влияет на репродукционное число. Столбцы: 1 — меры по изоляции больных (m_q), 2 — логистические меры (m_\sigma), 3 — карантинные меры (m_a), 4 и 5 — санитарные меры на случайных и целевых встречах (m_p и m_\pi соответственно), 6 — медицинские меры (m_\tau); 7 — репродукционное число инфекции сразу после введения мер в начале эпидемии, «мощность» эпидемии (\mathcal{R}(0)). (О предполагаемом изначальном состоянии дел в городе см. текст статьи.) Строка 2: в отсутствие каких-либо мер репродукционное число вируса предполагается равным 3. Строка 3: при введении всех типов мер на уровне 20\% (1\rightarrow .8) репродукционное число снижается до 1.01 (сдерживание эпидемии). Строка 6: выполнение карантинных мер лишь наполовину (на уровне 10\%, m_a=1\rightarrow .9) увеличивает репродукционное число до рекордного значения 1.19, что свидетельствует о наибольшей значимости карантинных мер. Строка предпоследняя: карантинных мер можно избежать (m_a=1), если все меры выполняются на уровне 27\% (1\rightarrow .73). Строка последняя: полное несоблюдение некарантинных мер приводит к вынужденному сокращению экономической активности на 54\% (m_a=1\rightarrow .46).

○ ○ ○

[Второй главный результат.] Как жёсткость локдауна влияет на экономическую активность. Синяя линия отражает динамику экономической активности в городе в случае слабого локдауна: число одновременно больных жителей фиксировано на некотором уровне I, локдаун длится T дней. Красная линия — это случай жёсткого локдауна: число больных в два раза меньше и равно I/2, продолжительность локдауна удваивается и становится равной 2T, однако глубина кризиса не меняется.

○ ○ ○

Как сдерживается эпидемия: динамика численности заражённых (I), подверженных болезни (S) и выздоровевших/умерших жителей (R) при относительно низком (слева) и относительно высоком (справа) допускаемом числе больных.

○ ○ ○

Зависимость смертности от жёсткости локдауна. Смертность минимальна (d=\alpha), пока одномоментное число больных I не превышает некоторого порога M, отражающего ограниченность ресурсов системы здравоохранения. Если порог оказывается превышен, то смертность становится выше, но не превышает некоторого максимального значения (\alpha<d\le \beta).

○ ○ ○

Как (не)соблюдение разных мер влияет на глубину кризиса (столбец 6), продолжительность локдауна (столбец 7) и относительное снижение доходов (столбец 8). Столбцы: 1 — меры по изоляции больных (m_q), 2 — логистические меры (m_\sigma), 3 и 4 — санитарные меры на случайных и целевых встречах (m_p и m_\pi соответственно), 5 — медицинские меры (m_\tau) (отсутствие или полное невыполнение мер обозначается числом 1, снижение фактора на 10\% обозначается как .9, снижение на 20\% — как .8); 6 — доля экономической активности в начале эпидемии после введения мер a(0) от изначального уровня a_0 (максимальная глубина кризиса), 7 — доля, которую продолжительность карантина T составляет от продолжительности всей эпидемии \mathbb{T}, 8 — относительная потеря дохода ris (усреднённая по времени глубина экономического кризиса). Строка 2: при введении всех мер на уровне 20\% (1\rightarrow .8) и полном их выполнении максимальная глубина кризиса в начале эпидемии составит 20\%, карантин займёт 28\% от времени эпидемии, средняя глубина кризиса составит 11\%. Строка предпоследняя: в более реалистичном случае при выполнении некарантинных мер лишь наполовину максимальная глубина кризиса составит 40\%, карантин займет 58\% от времени эпидемии, а средняя глубина кризиса будет равна 24\%.

  • Ссылка на мою исследовательскую страницу