Нейт Сильвер - Сигнал и шум. Почему одни прогнозы сбываются, а другие – нет

Рис. 7.3. Аутизм: освещение в СМИ и количество поставленных диагнозов, 1992–008 гг.

Озонофф полагает, что именно это явление может отвечать за ту скорость, с которой свиной грипп распространился по США в 2009 г. Хотя болезнь и распространялась достаточно быстро, резкий статистический прирост мог быть отчасти связан с тем, что люди сообщали врачам о симптомах, которые прежде игнорировали.

Если бы доктора решили производить расчеты темпа распространения болезни среди населения, то количество официально объявленных случаев привело бы к искаженной статистике. Чем-то это напоминает ситуацию со статистикой преступности. Предположим, что полиция сообщает об увеличении количества ограблений в каком-то районе. Связано ли это с тем, что полицейские усилили бдительность и стали раскрывать больше преступлений, чем раньше, или же им стало проще сообщать об этом?[95] А может быть, этот район действительно стал более опасным? Подобные проблемы очень сложны для любого, кто хочет делать прогнозы заболеваемости гриппом на ранних стадиях.

Самоотменяющиеся предсказания

Самоотменяющееся предсказание относится к противоположным случаям, при которых факт появления предсказания приводит к прекращению развития ситуации. Интересным примером здесь могут служить системы GPS-навигации, обретающие все бо́льшую популярность. Через Манхэттен проходят две основные трассы в направлении с юга на север – Вест-Сайдское шоссе, идущее вдоль реки Гудзон, и скоростная магистраль ФДР-Драйв на восточной стороне острова. В зависимости от конечной точки водитель не всегда может отдать предпочтение определенной трассе. Однако его GPS-система сама укажет, по какой дороге ехать, учитывая степень их загруженности: система, по сути, предсказывает, какой путь выбрать, чтобы быстрее добраться до точки назначения. Проблема возникает, когда много водителей пользуется одной и той же системой: совершенно внезапно дорога становится перегруженной машинами, и прежде «более быстрая» трасса превращается в более медленную. Уже есть ряд теоретических{512} и эмпирических{513} свидетельств того, что это стало проблемой на некоторых часто используемых трассах в Нью-Йорке, Бостоне и Лондоне и что такие системы иногда могут оказаться контрпродуктивными.

Это качество предсказаний порой может представлять проблему и с точки зрения правильности предсказаний, касающихся гриппа, поскольку их цель, хотя бы отчасти, состоит в повышении общей осведомленности о болезни и, таким образом, изменения поведения в обществе. Самым эффективным прогнозом в отношении гриппа может считаться тот, которому не удается сбыться, поскольку он мотивирует людей на более здоровый выбор.

Финский ученый Ханна Кокко предпочитает использовать статистическую или прогнозную модель рисования карт{514}. Модель должна содержать достаточно деталей, чтобы быть полезной и честно отображать фундаментальную картину: наверняка вы не захотите упустить из внимания крупные города, рельефные реки, высокие горные массивы и главные дороги.

Однако чрезмерное количество деталей иногда может запутать путешественника, а порой и сбить его с пути. Как было отмечено в главе 5, эти проблемы носят не только эстетический характер.

Без необходимости усложненные модели способны оставить в системе больше шумов, чем сигналов, и в результате плохо воспроизводят лежащую в основе структуру, тем самым ухудшая качество прогнозов.

Но какой объем деталей считать недостаточным или, напротив, чрезмерным? Чтобы изучить картографию и научиться сочетать элементы искусства и науки, присущие ей, может уйти целая жизнь. Возможно, говорить о выстраивании модели как о форме искусства – это уже чересчур, но что-то правильное в идее есть.

Однако в идеале на вопросы, подобные тому, что задала Кокко, можно дать эмпирический ответ. Работает ли модель? Если нет, то, возможно, нам стоит изучить ее с другой степенью детализации. В эпидемиологии традиционные модели, используемые докторами, довольно просты – и не работают так, как хотелось бы.

Самое базовое математическое описание инфекционного заболевания называется SIR-моделью (рис. 7.4). В этой модели, сформулированной в 1927 г.{515}, принято следующее допущение: существуют три «состояния», в одном из которых любой человек может находиться в каждый момент времени. S (susceptible) означает восприимчивые к болезни, I (infectiousill) – заразившиеся, a R (recovery) – выздоровевшие после болезни. В рамках этой модели переход от одного состояния к другому происходит всегда в одном направлении – от S к I и затем к R. Вакцинация выступает своего рода «короткой дорожкой»[96], позволяющей человеку перейти от S к R без перенесения заболевания. Математика этой модели сравнительно проста и сводится к ряду дифференциальных уравнений, которые можно решить на ноутбуке за несколько секунд.

Рис. 7.4. Схематическое изображение SIR-модели

Проблема состоит в том, что для нормальной работы модели требуется сделать множество предположений, и некоторые из них на практике выглядят не вполне реалистично. В частности, в модели заложено предположение, что все участники той или иной популяции ведут себя одинаковым образом: то есть они в равной степени подвержены болезням, имеют одинаковый доступ к вакцинации и пересекаются друг с другом случайным образом. Нет никаких различий с точки зрения расы, пола, возраста, религии или сексуальной ориентации, и все ведут себя более-менее одинаково.

Парадокс ВИЧ в Сан-Франциско

Увидеть недостатки этих допущений проще всего при изучении болезней, передающихся половым путем. В конце 1990‑х и начале 2000‑х гг. был заметен сильный рост незащищенного секса в гомосексуальном сообществе Сан-Франциско{516}, опустошенном пандемией ВИЧ/СПИД двумя десятилетиями ранее. Некоторые исследователи видели причину этого в увеличении темпов потребления наркотиков, особенно кристального метамфетамина, который наиболее часто вызывает более рискованное сексуальное поведение. Другие обращали внимание на повышение эффективности антиретровирусной терапии – коктейлей из различных лекарственных средств, способных продлить жизнь ВИЧ-инфицированных пациентов на многие годы или десятилетия. В результате геи перестали воспринимать диагноз ВИЧ как смертельный приговор. Другие теории концентрировались на поколенческих закономерностях – молодое поколение геев начало воспринимать Сан-Франциско 1980‑х гг. с его эпидемией СПИДа как древнюю историю{517}.

Единственное заключение, с которым соглашались эксперты, состояло в том, что при увеличении случаев незащищенного секса должно было увеличиться и количество случаев заражения ВИЧ{518}. Однако этого не случилось, хотя наблюдался рост других заболеваний, передающихся половым путем. В частности, наблюдался всплеск (с девяти случаев в 1998 г. до 502 в 2004 г.{519}) количества вновь поставленных диагнозов «сифилис» среди мужчин, занимавшихся сексом с другими мужчинами (MSM){520}, притом что в 90‑е гг. эти болезни почти исчезли в Сан-Франциско. Выросло и количество заболеваний гонореей. Однако, как ни парадоксально, количество новых случаев ВИЧ не увеличилось. В 2004 г., когда заболеваемость сифилисом достигла самого высокого уровня за многие годы наблюдений, количество диагнозов ВИЧ упало до минимального значения с начала эпидемии СПИДа (рис. 7.5). С точки зрения исследователей, это казалось очень странным: сифилис и ВИЧ в обычных условиях обладают достаточно высокой статистической корреляцией. Кроме этого, между ними имеется причинно-следственная связь, поскольку наличие одной болезни может сделать вас более уязвимым к приобретению второй{521}.

Рис. 7.5. Изменение количества вновь поставленных диагнозов ВИЧ и сифилиса, геи, Сан-Франциско, 1998–004 гг.

Как оказалось, решение парадокса заключалось в том, что геи начали активнее использовать так называемый серосортинг, иными словами, они выбирали половых партнеров с тем же статусом ВИЧ, что и у них. Не до конца понятно, как им удавалось это организовать, однако этот факт был задокументирован детальными поведенческими исследованиями, проведенными в Сан-Франциско{522}, Сиднее{523}, Лондоне и других городах с большими популяциями геев. Возможно, что положительную роль сыграли и кампании в области здравоохранения – часть из них переключилась с идеи борьбы с «усталостью от презервативов» на «обсуждаемую безопасность». Также не исключено и влияние интернета, заменившего бары в качестве лучшего места для поиска половых партнеров. В интернете существуют другие нормы по разглашению информации: многие мужчины указывают в профилях на специализированных сайтах свой статус ВИЧ, а кроме того, в интернете проще задавать интимные вопросы (и получать честные ответы), чем на танцполе{524}.