Las matemáticas de la pandemia

El número de mayo de Investigación y Ciencia contiene un artículo firmado por Bartolo Luque, Fernando Ballesteros y Octavio Miramontes en el que aplican a la pandemia actual un modelo matemático que se remonta a hace más de un siglo. Este modelo describe la primera fase de la pandemia, el ascenso exponencial de la primera parte de la curva logística a la que hice referencia en un artículo anterior en este blog, y permite comparar la evolución de la enfermedad en diversos países, en función de las medidas de contención del virus que se han tomado en cada uno de ellos. También podrían servir para explicar por qué España se ha convertido en el país con más casos de Europa y con más muertos por 100.000 habitantes del mundo.
La figura adjunta, modificada a partir de una que aparece en el artículo de Investigación y Ciencia, muestra la evolución de la pandemia en España durante el mes de marzo. Como el eje vertical está marcado con una escala logarítmica, un ascenso exponencial aparece en la figura como una línea recta. La pendiente de dicha recta define la velocidad de ascenso del número de casos acumulados. Puede observarse que el ascenso fue muy empinado en nuestro país durante la primera mitad del mes, hasta que el 14 de marzo se declaró el estado de alarma y se tomaron medidas para detener la expansión explosiva de la pandemia. A partir de unos pocos días más tarde, la pendiente de la recta disminuye considerablemente, hasta que a finales de marzo los datos reales comienzan a quedar por debajo de la recta teórica, lo que significa que termina la fase exponencial de la curva logística y se pasa poco a poco a la fase lineal, en la que la curva semi-logarítmica se aplana.
La figura anterior nos permite estimar lo que habría ocurrido si el estado de alarma (y las medidas consiguientes) se hubiera tomado una semana antes de lo que se hizo, hacia el 7 de marzo. En tal caso, el cambio de pendiente de la recta de ascenso exponencial (la curva anaranjada) se habría alcanzado antes (hacia el 11 de marzo) y el ascenso de la curva logística se habría reducido considerablemente; recuérdese que el eje vertical es logarítmico, lo que significa que un pequeño decremento es mucho más importante de lo que parece.
La figura adjunta muestra lo que habría ocurrido, comparado con lo que realmente ocurrió. Aquí el eje vertical ya no es logarítmico, sino lineal, lo que permite comparar mejor los valores que aparecen en la figura. La curva roja es la de los datos reales; la verde representa lo que habría pasado si se hubiesen tomado las medidas de precaución una semana antes. Para estimar los valores concretos que se habrían alcanzado, he calculado esa parte de la curva multiplicando cada valor por el cociente de los dos valores correspondientes en la curva real una semana más tarde. Debido a las variaciones diarias del número de casos nuevos, la curva verde se coloca en algunos puntos ligeramente por encima de la curva roja.
Las conclusiones son clarísimas. Si se hubiesen tomado esas medidas una semana antes, el máximo del número de casos de la enfermedad habría bajado de más de 200.000  a menos de 100.000, lo que hace pensar que el número de muertes también se habría reducido a menos de la mitad. En vez de más de 25.000, tendríamos como mucho 12.000. O si consideramos que las cifras oficiales son probablemente menores que las reales entre un 25 y un 76%, según los datos del MoMo y otros estudios, el descenso del número de muertes habría sido aún más espectacular.
Está claro que la decisión del gobierno español de atrasar las medidas de control (al revés de lo que hicieron en otros países, como Japón, Corea del Sur, Grecia y Portugal) para permitir que se celebraran las manifestaciones del 8 de marzo, tuvo consecuencias nefastas y debe considerarse, como poco, como un trágico error que nos ha costado más de 100.000 enfermos y más de 10.000 muertos.
Eso al menos es lo que dicen las matemáticas, a menos que Bartolo Luque quiera corregir lo que dice este artículo.
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Manuel Alfonseca

17 comentarios:

  1. Hola: Muy interesantes reflexiones, como siempre. Solo un par de apuntes porque creo que hay informaciones poco objetivas. Parece que el origen de todo es la manifestación del 8M. Efectivamente estoy completamente de acuerdo que no fue una buena idea permitirlo. Sin embargo hubo fuentes de contagio órdenes de magnitud mayores. En dichas manifestaciones hubo unas 200000 personas en diversas ciudades (https://www.elconfidencial.com/espana/2020-03-08/manifestaciones-8m-directo-madrid_2486076/). Solo en el transporte público en España en febrero hubo 434,5 millones de viajeros, unos 15 millones diarios, (https://www.ine.es/daco/daco42/daco4210/tv0220.pdf) y en unas condiciones de hacinamiento y en interiores con bastantes más probabilidades de contagio que en una manifestación (En una manifestación no es que todos se contagian con que uno tenga el virus, el entorno de cada manifestante en limitado, aunque estaría interesante estudiar esto). También hay unos 100 millones de espectadores en cines al año, lo que da unos 2 millones por semana. Hay 10 millones de espectadores en futbol al año, lo que da 1 millón al mes (quitando julio y agosto), es decir 250000 cada fin de semana. Todo esto sin contar los trabajos, algunos con gran contacto social: profesores, médicos, etc. y por el propio hecho que somos una sociedad con gran contacto social. Gracias por el artículo. Saludos.
    PD: Bélgica con 11,5 millones de población tiene un número mayor de muertos cada 100000 habitantes.
    PD2: Estaría bien dar las estadísticas buenas también, como que España es el país europeos con mayor número de personas que se han recuperado (en % también estamos bien 63%, frente a 43% de Italia, 30% de Francia y 80% de recuperados en Alemania). O que tiene mejor tasa de mortalidad que un buen número de socios europeos. Tenemos un 14%, Italia un 24%, Francia un 32%. Alemana un 4% por referencia.

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    1. No he dicho en el artículo que las manifestaciones fuesen la causa del crecimiento. Lo que he dicho es que, si se hubiesen tomado medidas una semana antes (y no se hizo para no prohibir las manifestaciones) el número de casos habría sido mucho más pequeño. Las conclusiones las saco de las curvas, no estoy suponiendo ninguna tasa de contagios en ningún sitio concreto.

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    2. Correcto. Solo quería dejar claro que el efecto directo de las manifestaciones en la difusión del virus es muy limitado. En cuanto a si el gobierno retrasó las medidas por eso tengo mis dudas pero no es cuestión de entrar en debates políticos aquí.

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    3. Y sin embargo, si se mira bien la curva de Investigación y Ciencia, se puede ver que hasta el 11 de marzo los datos reales estaban un poco por debajo de la curva teórica, y a partir del 11 pasaron a estar por encima, por lo que sí se puede deducir que las manifestaciones del día 8 tuvieron un efecto mensurable.

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    4. Pero si se ven los datos diarios (fig izq) los datos a partir del 11 están por debajo de la curva teórica. El acumulado está por encima seguramente por el dato anómalo del contagios del día 10 de marzo (que no pueden ser contagios del 8 ya que la incubación es mayor a dos días). En cualquier caso no creo que se pueda sacar ninguna relación causa efecto en este contexto de esas graficas

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    5. Es justamente al revés. A partir del 11 los datos están por encima de la curva. El salto del 11 tiene 3 días de retraso respecto al 8, igual que el efecto de las medidas tomadas el 15 se nota a partir del 18, o sea, que son tres días de retraso.

      Es evidente que el salto del día 11 se debe a algo que ocurrió el 8. ¿Hay que pensar mucho para averiguar lo que fue?

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    6. ¿Te refieres a la cantidad de infectados confirmados diarios (fig. izquierda) o al total acumulado (fig derecha)? La primera muestra datos por debajo de la curva teórica y la segunda por encima.

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    7. Me refiero a la figura sacada de Investigación y Ciencia, la de la izquierda. La segunda es hipotética y la he calculado yo.

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    8. No he sido claro en mi explicación, disculpa. Yo estaba hablando de las figuras de artículo de Investigación y Ciencia, no de la figura de este artículo. En la sección "Un modelo sencillo" de dicho artículo se muestran dos figuras: una con confirmados diarios y otra con el total acumulado. Ahí es donde se ve que la primera muestra datos por debajo de la curva teórica y la segunda por encima.

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    9. Comprendido. Pues sigo pensando que lo que llamas "el dato anómalo del 10 de marzo" muestra el efecto las manifestaciones del día 8. Recuerda que muchos de los participantes en las manifestaciones (casi todos políticos conocidos) se hicieron la prueba los días 9 y 10, aunque todavía no tuvieran síntomas, y esos días hubo ya confirmaciones de resultados positivos.

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    10. Si estamos hablando de estadística es imposible que el repunte del 10 se deba al 8M. EL periodo de incubación son 5,1 días [Ann Intern Med. 2020 May 5;172(9):577-582. doi: 10.7326/M20-0504. Epub 2020 Mar 10, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/32150748]. El grueso de las anifestaciones no eran políticos. Cuatro políticos que han dado positivo no hacen estadística.

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    11. Piense lo que quiera. Por mi parte, creo que esta discusión no da más de sí, por lo que pongo punto final.

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  2. Esta claro que la demora en las medidas de aislamiento contribuyó al aumento de muertes de manera considerable. Se suele olvidar que el confinamiento indiscriminado de toda la población es relativamente eficaz y conviene recordar y tener en cuenta para el futuro que el confinamiento selectivo de Contactos "sanos" + Personas con síntomas + Identificación por PCR de cuantos más posibles, ha contribuido al milagro de los paises que lo han hecho bien, y además, han atenuado muy significativamente el cataclismo económico.
    Por otro lado el hecho de tener "muchos paciente curados",no debería suponer nigun alivio porque se trata de una enfermedad que mata entre 1 y 5 % de los enfermos Y POR TANTO, EL RECORD DE CURADOS LO BATE SIEMPRE EL QUE MÁS AFECTADOS HA TENIDO.

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    1. Exacto. Resulta difícil señalar algo de que alegrarse en la gestión de la pandemia en España. A menos que sea el hospital de IFEMA.

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  3. Interesante análisis. EN estos momentos se habla mucho de lo impescindibles que son los test masivos para el conocimiento de la localizacion y evolucion de la pandemia y con ellos actuar en modo adaptativo.

    Sería itneresante realizar análisis de este tipo y utilizar sus conclusiones en modo predictivo y con ello arrancar paises y el mundo en su conjunto. ANális en base a edad, localización, profesión, etc

    EL problema es tanto sanitario como económico; la ciencia y el conocimiento deben utilizarse de forma integrada en ambas disciplinas. Por ejemplo, fomentar que partes de la población funcionen normalmente y otras partes pasen a un modo protegido.

    Esta forma indiscriminada de funionar no parece muy inteligente.

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  4. Hola Manuel,mi nombre es Gastón, acabo de terminar de leer su libro sobre divulgacion cientifica titulado "Todo es Número ¿Es matemática la realidad?" y me parecio muy interesante, queria recomendarle un tema que podría agregar al libro en ediciones posteriores, es un tema interesante el de los fractales, y la proporción aurea, que podría considerarse como parte de la postura realista. Gracias

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    1. Gracias. Con fractales he trabajado profesionalmente. Sobre la proporción áurea tengo un artículo en este blog: El número de oro

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