Iskolanyitás: ezt mutatja a járványmatematikai modell

A Válaszonline arra vállalkozott, hogy ezúttal nem emberi sorsokon keresztül mutatjuk meg a fertőzés következményeit, hanem Iván Kristóffal, a Pázmány Péter Katolikus Egyetem Információs Technológiai és Bionikai Karának dékánjával beszélgetve a vírus természete alapján: a járványmatematika eszköztárán keresztül.

– Biztosra veszem, hogy másfél évvel ezelőtt még fogalma sem volt róla, hogy a Szegedi Tudományegyetemmel közösen publikálnak majd járványmatematikai modellszámításokat, és a szavaikat lessük, mit mondanak, mikor tetőzik a járvány. 

– Valóban, mint ahogyan arra se gondoltak az emberek, hogy hamarosan egy világjárvány közepén találjuk magunkat. A karunkon több szakterület professzorainak aktív együttműködésével folynak a közös projektek, amihez jó alapot ad a biotechnológia és informatika határán lévő bionikai képzési programunk. A bioinformatikai és rendszerbiológiai területeken több összetett biológiai rendszer kísérleti vizsgálatával és modellezésével is foglalkozunk. Az idegsejtek kapcsolatának vizsgálata, az egysejtűek „beszélgetése” és az élesztősejtek közötti munkamegosztás mellett ide tartozik a járványmodellezés is, melynek lényege, hogy mérnöki, matematikai szemlélettel figyeljük a vírusfertőzés alakulását. Ha sikerül az adatok alapján egy jó matematikai modellt alkotni, akkor – bizonyos keretek között – meg lehet érteni a vírusok terjedésének és lassításának alapelveit.

– Hogyan lehet egy vírus terjedését mérnöki szemmel figyelni? 

– A járvány modellezésében, a lezárások hatásának vizsgálatában nagyon sokat segített egy korábbi kutatásunk eredményeinek alkalmazása, amelynek során Pongor Sándor és Csikász-Nagy Attila kollégám baktériumok és élesztősejtek együttélését vizsgálták. Például, hogy milyen körülmények szükségesek ahhoz, hogy az egyik baktériumtípus elszaporodjon a másik kárára.

– Élesztősejtek? Mi a közös pont a vírus és az emberek, valamint a baktériumok és az élesztők kapcsolata között? 

– A matematika. Mindkettő hasonló módon modellezhető. A vírushoz három dolgot kellett összekombinálni: biológiailag érteni kellett a kórokozó működését, tudni kellett, milyen arányban fertőz, a fertőzöttek mekkora hányadánál okoz súlyos állapotot. Szükség volt egy matematikai, modellezési tudásra. Miután a modellt feltöltjük adatokkal és lefuttatjuk, megmutatja, egy adott intézkedés mellett növekedni vagy csökkeni fog-e a fertőzöttek száma. 

– A harmadik pedig egy informatikai tudás, hiszen Szeged környékének mintegy 300 ezres lakosságszámán modellezik a tervezett intézkedések hatását, és ehhez hatalmas tömegű adatot kell kezelniük. 

– Pontosan. Azt modellezzük, hogyan mozognak azok, akik munkába járnak, iskolában tanulnak vagy személyesen intézik a bevásárlásaikat. A dolgozók körbelül 80 százaléka reggel nyolc körül megy a munkahelyére, és délután öt-hat körül ér haza. A gyerekek mozgása is elég jól leírható, mert viszonylag ritkán fordul elő, hogy a város másik végébe járjanak iskolába. Az emberek bevásárlási szokásai egyszerű modellel leírhatók, és feltérképeztük, Szegeden hány, mekkora és milyen forgalmú bolt található.  Ezek ismeretében a virtuális város virtuális lakosainak mozgása a modellünk alapja, erre jönnek a fertőzési események.

– Közben nem az egyéni szokásokat lesik, hanem a találkozásokat, a vírusátadási lehetőségeket figyelik. 

– Igen. Ha például a boltban egyidejűleg harmincan vannak, és közöttük van egy fertőzött, akkor meg tudjuk mondani, mi történik, hány embernek adhatja át a vírust, és ők hogyan terjesztik tovább. Ezekhez a szakirodalomban publikált adatokat használjuk fel, mert ott a megfelelő statisztikai módszerekkel számolták ezeket ki. Ez szükséges ahhoz, hogy a tünetmentes terjedést is tudjuk modellezni. Ha a kórokozó kiütéseket okozna, sokkal könnyebb lenne védekezni ellene, de jól tudjuk, hogy ez minden külső jel nélkül is képes terjedni. Ez a vírus egyedi tulajdonsága, ami miatt nehéz követni, ezért van szükség a modellszámításainkra.  Továbbiak az interjúban